Որո՞նք են սիլիցիումի կարբիդի էպիտաքսիալ շերտի թերությունները

Հիմնական տեխնոլոգիան աճի համարSiC էպիտաքսիալնյութերն առաջին հերթին թերությունների վերահսկման տեխնոլոգիա են, հատկապես թերության վերահսկման տեխնոլոգիայի համար, որը հակված է սարքի խափանումներին կամ հուսալիության դեգրադացմանը: Էպիտաքսիալ աճի գործընթացում էպիտաքսիալ շերտի մեջ տարածվող ենթաշերտի արատների մեխանիզմի ուսումնասիրությունը, ենթաշերտի և էպիտաքսիալ շերտի միջերեսի արատների փոխանցման և փոխակերպման օրենքները և արատների միջուկացման մեխանիզմը հիմք են հանդիսանում փոխկապակցվածությունը պարզելու համար: ենթաշերտի թերությունները և էպիտաքսիալ կառուցվածքային թերությունները, որոնք կարող են արդյունավետորեն ուղղորդել ենթաշերտի զննումն ու էպիտաքսիալ գործընթացի օպտիմալացումը:

-ի թերություններըսիլիցիումի կարբիդի էպիտաքսիալ շերտերհիմնականում բաժանվում են երկու կատեգորիայի՝ բյուրեղային արատներ և մակերևույթի ձևաբանական թերություններ։ Բյուրեղային թերությունները, ներառյալ կետային թերությունները, պտուտակների տեղաշարժերը, միկրոխողովակների արատները, եզրերի տեղաշարժերը և այլն, հիմնականում առաջանում են SiC սուբստրատների թերություններից և ցրվում են էպիտաքսիալ շերտում: Մակերեւույթի մորֆոլոգիական թերությունները կարելի է ուղղակիորեն դիտարկել անզեն աչքով՝ օգտագործելով մանրադիտակ և ունեն բնորոշ ձևաբանական բնութագրեր: Մակերեւույթի մորֆոլոգիայի թերությունները հիմնականում ներառում են՝ քերծվածք, եռանկյուն թերություն, գազարի թերություն, անկում և մասնիկ, ինչպես ցույց է տրված Նկար 4-ում: Էպիտաքսիալ գործընթացի ընթացքում օտար մասնիկները, ենթաշերտի թերությունները, մակերեսի վնասը և էպիտաքսիալ պրոցեսի շեղումները կարող են ազդել տեղային աստիճանի հոսքի վրա: աճի ռեժիմ, ինչը հանգեցնում է մակերեսի մորֆոլոգիայի թերությունների:

Աղյուսակ 1. SiC էպիտաքսիալ շերտերում մատրիցային ընդհանուր արատների և մակերևույթի մորֆոլոգիայի արատների առաջացման պատճառները

 

Կետային թերություններ

Կետային թերությունները ձևավորվում են մեկ վանդակավոր կետում կամ մի քանի վանդակավոր կետերի թափուր տեղերով կամ բացերով, և դրանք չունեն տարածական ընդլայնում: Կետային թերությունները կարող են առաջանալ յուրաքանչյուր արտադրական գործընթացում, հատկապես իոնային իմպլանտացիայի ժամանակ: Այնուամենայնիվ, դրանք դժվար է հայտնաբերել, և կետային թերությունների և այլ թերությունների փոխակերպման միջև կապը նույնպես բավականին բարդ է:

 

միկրոխողովակներ (MP)

Միկրոխողովակները խոռոչ պտուտակային տեղաշարժեր են, որոնք տարածվում են աճի առանցքի երկայնքով՝ Burgers վեկտորով <0001>: Միկրոխողովակների տրամագիծը տատանվում է միկրոնից մինչև տասնյակ միկրոն: Միկրոխողովակները SiC վաֆլիների մակերեսին ցույց են տալիս փոսի նման մեծ մակերեսային առանձնահատկություններ: Սովորաբար, միկրոխողովակների խտությունը կազմում է մոտ 0,1~1 սմ-2 և շարունակում է նվազել վաֆլի արտադրության որակի մոնիտորինգի ժամանակ:

 

Պտուտակային տեղահանումներ (TSD) և եզրերի տեղահանումներ (TED)

SiC-ում տեղահանումները սարքի քայքայման և ձախողման հիմնական աղբյուրն են: Պտուտակային տեղահանումները (TSD) և եզրերի տեղաշարժերը (TED) անցնում են աճի առանցքի երկայնքով, համապատասխանաբար, <0001> և 1/3<11–20> Burgers վեկտորներով:

Պտուտակային տեղահանումները (TSD) և եզրերի տեղահանումները (TED) կարող են տարածվել ենթաշերտից մինչև վաֆլի մակերեսը և բերել փոսի նման մակերեսի փոքր առանձնահատկություններ (Նկար 4b): Սովորաբար, եզրերի տեղահանումների խտությունը մոտ 10 անգամ գերազանցում է պտուտակային տեղահանումների խտությունը: Ընդլայնված պտուտակային տեղաշարժերը, այսինքն՝ տարածվելով ենթաշերտից մինչև էպիլաշերտը, կարող են նաև վերափոխվել այլ արատների և տարածվել աճի առանցքի երկայնքով: ընթացքումSiC էպիտաքսիալաճը, պտուտակների տեղաշարժերը վերածվում են կուտակման անսարքությունների (SF) կամ գազարի արատների, մինչդեռ էպիլաշերտներում եզրերի տեղաշարժերը ցույց են տրված, որ վերածվում են բազալ հարթության տեղաշարժերից (BPDs), որոնք ժառանգվել են ենթաշերտից էպիտաքսիալ աճի ժամանակ:

 

Հիմնական հարթության տեղահանում (BPD)

Գտնվում է SiC բազալ հարթության վրա՝ 1/3 <11–20> Burgers վեկտորով։ BPD-ները հազվադեպ են հայտնվում SiC վաֆլիների մակերեսին: Դրանք սովորաբար կենտրոնացած են 1500 սմ-2 խտությամբ սուբստրատի վրա, մինչդեռ էպիլաշերտում դրանց խտությունը կազմում է ընդամենը մոտ 10 սմ-2: BPD-ների հայտնաբերումը ֆոտոլյումինեսցենցիայի միջոցով (PL) ցույց է տալիս գծային հատկանիշներ, ինչպես ցույց է տրված Նկար 4c-ում: ընթացքումSiC էպիտաքսիալաճի, ընդլայնված BPD-ները կարող են վերածվել կուտակման խզումների (SF) կամ եզրերի տեղահանման (TED):

 

Փաթեթավորման սխալներ (SFs)

SiC բազալ հարթության կուտակման հաջորդականության թերությունները: Ստեկավորման անսարքությունները կարող են հայտնվել էպիտաքսիալ շերտում՝ ժառանգելով SF-ները ենթաշերտում, կամ կապված լինել բազալ հարթության տեղաշարժերի (BPDs) և պարուրավոր պտուտակային տեղաշարժերի (TSDs) երկարացման և փոխակերպման հետ: Ընդհանուր առմամբ, SF-ների խտությունը 1 սմ-2-ից պակաս է, և նրանք ցուցադրում են եռանկյունաձև հատկություն, երբ հայտնաբերվում են PL-ի միջոցով, ինչպես ցույց է տրված Նկար 4e-ում: Այնուամենայնիվ, SiC-ում կարող են ձևավորվել տարբեր տեսակի խզվածքներ, ինչպիսիք են Շոկլի տիպը և Ֆրանկ տիպը, քանի որ ինքնաթիռների միջև նույնիսկ փոքր քանակությամբ կուտակման էներգիայի խանգարումը կարող է հանգեցնել զգալի անկանոնության կուտակման հաջորդականության մեջ:

 

Անկում

Անկման թերությունը հիմնականում առաջանում է աճի գործընթացում ռեակցիայի խցիկի վերին և կողային պատերի մասնիկների անկումից, որը կարող է օպտիմիզացվել՝ օպտիմալացնելով ռեակցիայի պալատի գրաֆիտի ծախսվող նյութերի պարբերական պահպանման գործընթացը:

 

Եռանկյունի թերություն

Դա 3C-SiC պոլիտիպային ընդգրկում է, որը տարածվում է դեպի SiC էպիլաշերտի մակերեսը բազալ հարթության ուղղությամբ, ինչպես ցույց է տրված Նկար 4g-ում: Այն կարող է առաջանալ էպիտաքսիալ աճի ժամանակ SiC էպիլաշերտի մակերեսի վրա ընկնող մասնիկների պատճառով: Մասնիկները ներկառուցված են էպիլաշերտի մեջ և խանգարում են աճի գործընթացին, ինչի հետևանքով առաջանում են 3C-SiC պոլիտիպային ներդիրներ, որոնք ցույց են տալիս եռանկյունաձև մակերևույթի առանձնահատկությունները եռանկյունաձև շրջանի գագաթներում գտնվող մասնիկների հետ: Բազմաթիվ հետազոտություններ նաև վերագրում են պոլիտիպային ներդիրների ծագումը մակերեսային քերծվածքների, միկրոխողովակների և աճի գործընթացի ոչ պատշաճ պարամետրերի հետ:

 

Գազարի թերություն

Գազարի դեֆեկտը կուտակման խզվածքի համալիր է՝ երկու ծայրերով, որոնք տեղակայված են TSD և SF բազալ բյուրեղային հարթություններում, որոնք ավարտվում են Ֆրանկի տիպի տեղաշարժով, և գազարի թերության չափը կապված է պրիզմատիկ կուտակման խզվածքի հետ: Այս հատկանիշների համակցությունը կազմում է գազարի թերության մակերեսային մորֆոլոգիան, որը նման է գազարի ձևի՝ 1 սմ-2-ից պակաս խտությամբ, ինչպես ցույց է տրված Նկար 4զ-ում: Գազարի թերությունները հեշտությամբ ձևավորվում են փայլեցնող քերծվածքների, TSD-ների կամ ենթաշերտի թերությունների դեպքում:

 

Քերծվածքներ

Քերծվածքները մեխանիկական վնասներ են SiC վաֆլիների մակերեսի վրա, որոնք առաջացել են արտադրության գործընթացում, ինչպես ցույց է տրված Նկար 4h-ում: SiC սուբստրատի վրա քերծվածքները կարող են խանգարել էպիլաշերտի աճին, առաջացնել մի շարք բարձր խտության տեղաշարժեր էպիլաշերտի ներսում կամ քերծվածքները կարող են հիմք դառնալ գազարի արատների առաջացման համար: Հետևաբար, կարևոր է պատշաճ կերպով փայլեցնել SiC վաֆլիները, քանի որ այս քերծվածքները կարող են էական ազդեցություն ունենալ սարքի աշխատանքի վրա, երբ դրանք հայտնվում են սարքի ակտիվ տարածքում:

 

Մակերեւույթի մորֆոլոգիայի այլ թերություններ

Step bunching-ը մակերևութային թերություն է, որը ձևավորվում է SiC էպիտաքսիալ աճի գործընթացում, որը առաջացնում է բութ եռանկյուններ կամ trapezoidal առանձնահատկություններ SiC էպիլաշերտի մակերեսին: Կան բազմաթիվ այլ մակերևութային թերություններ, ինչպիսիք են մակերեսային փոսերը, բախումները և բծերը: Այս թերությունները սովորաբար առաջանում են աճի ոչ օպտիմալացված պրոցեսների և փայլեցման վնասի թերի վերացման հետևանքով, ինչը բացասաբար է անդրադառնում սարքի աշխատանքի վրա: