өсірудің негізгі технологиясыSiC эпитаксиалдыматериалдар бірінші кезекте ақауларды бақылау технологиясы болып табылады, әсіресе құрылғының істен шығуына немесе сенімділіктің төмендеуіне бейім ақауларды бақылау технологиясы үшін. Эпитаксиялық өсу процесі кезінде эпитаксиалды қабатқа таралатын субстрат ақауларының механизмін, субстрат пен эпитаксиалды қабаттың шекарасындағы ақаулардың тасымалдануы мен өзгеру заңдылықтарын және ақаулардың нуклеация механизмін зерттеу арасындағы корреляцияны нақтылауға негіз болады. субстратты скринингті және эпитаксиалды процесті оңтайландыруды тиімді бағыттай алатын субстрат ақаулары және эпитаксиалды құрылымдық ақаулар.
ақауларыкремний карбидінің эпитаксиалды қабаттарынегізінен екі категорияға бөлінеді: кристалдық ақаулар және беттік морфологиялық ақаулар. Кристалл ақаулары, соның ішінде нүктелік ақаулар, бұрандалардың дислокациялары, микротүтік ақаулары, шеттердің дислокациялары және т.б., көбінесе SiC субстраттарындағы ақаулардан туындайды және эпитаксиалды қабатқа таралады. Беттік морфологиялық ақауларды микроскоптың көмегімен жалаңаш көзбен тікелей байқауға болады және тән морфологиялық сипаттамаларға ие. Беттік морфология ақауларына негізінен мыналар жатады: 4-суретте көрсетілгендей сызат, үшбұрышты ақау, сәбіз ақауы, құлдырау және бөлшек. Эпитаксистік процесс кезінде бөгде бөлшектер, субстрат ақаулары, беттің зақымдануы және эпитаксиалды процестің ауытқулары жергілікті қадам ағынына әсер етуі мүмкін. өсу режимі, нәтижесінде беткі морфологиялық ақаулар.
1-кесте.Себептер SiC эпитаксиалды қабаттарында жалпы матрицалық ақаулар мен беттік морфологиялық ақауларды қалыптастыру үшін
Нүктелік ақаулар
Нүктелік ақаулар бір тор нүктесінде немесе бірнеше тор нүктелерінде бос орындар немесе саңылаулар арқылы қалыптасады және олардың кеңістіктік кеңеюі жоқ. Әрбір өндіріс процесінде, әсіресе иондық имплантацияда нүктелік ақаулар болуы мүмкін. Бірақ оларды анықтау қиын, ал нүктелік ақаулардың түрленуі мен басқа ақаулар арасындағы байланыс та айтарлықтай күрделі.
Микроқұбырлар (МП)
Микроқұбырлар өсу осі бойымен таралатын, Бургер векторы <0001> болатын қуыс бұрандалы дислокациялар. Микротүтіктердің диаметрі микронның бір бөлігінен ондаған микронға дейін ауытқиды. Микротүтіктер SiC пластинкаларының бетінде үлкен шұңқыр тәрізді бет ерекшеліктерін көрсетеді. Әдетте, микротүтіктердің тығыздығы шамамен 0,1~1см-2 құрайды және коммерциялық пластиналар өндірісінің сапасын бақылауда төмендеуді жалғастыруда.
Бұрандалардың дислокациялары (TSD) және шеттердің дислокациялары (TED)
SiC-тегі дислокациялар құрылғының деградациясының және істен шығуының негізгі көзі болып табылады. Бұрандалы дислокациялар (TSD) және жиектер дислокациялары (TED) өсу осі бойымен өтеді, Бургер векторлары <0001> және 1/3<11–20>, тиісінше.
Бұрандалы дислокациялар (TSD) және жиектер дислокациялары (TED) субстраттан пластинаның бетіне дейін созылуы мүмкін және шағын шұңқыр тәрізді беттік белгілерді әкелуі мүмкін (4б-сурет). Әдетте жиек дислокациясының тығыздығы бұрандалы дислокациядан шамамен 10 есе көп. Ұзартылған бұранда дислокациялары, яғни субстраттан эпилайерге дейін созылып, басқа ақауларға айналуы және өсу осі бойымен таралуы мүмкін. кезіндеSiC эпитаксиалдыөсу, бұрандалы дислокациялар қабаттасудың ақауларына (SF) немесе сәбіз ақауларына айналады, ал эпилайерлердегі шеттердің дислокациялары эпитаксиалды өсу кезінде субстраттан мұраланған базальды жазықтық дислокацияларынан (BPDs) түрленетіні көрсетілген.
Жазықтықтың негізгі дислокациясы (BPD)
SiC базальды жазықтықта орналасқан, Бургер векторы 1/3 <11–20>. BPD SiC пластинкаларының бетінде сирек пайда болады. Олар әдетте 1500 см-2 тығыздығы бар субстратқа шоғырланған, ал эпилайерлердегі олардың тығыздығы шамамен 10 см-2 құрайды. Фотолюминесценция (PL) көмегімен BPD анықтау 4c суретте көрсетілгендей сызықтық мүмкіндіктерді көрсетеді. кезіндеSiC эпитаксиалдыөсу, ұзартылған BPD жинақтау ақауларына (SF) немесе шеткі дислокацияларға (TED) айналуы мүмкін.
Жинақтау ақаулары (SFs)
SiC базальды жазықтығының қабаттасу ретіндегі ақаулар. Стектік ақаулар эпитаксиалды қабатта субстратта SF тұқым қуалау арқылы пайда болуы мүмкін немесе базальды жазықтық дислокациясының (BPDs) және бұрандалы бұрандалардың дислокациясының (TSDs) созылуымен және өзгеруімен байланысты болуы мүмкін. Әдетте, SFs тығыздығы 1 см-2-ден аз және олар PL көмегімен анықталған кезде 4e суретінде көрсетілгендей үшбұрышты сипатқа ие. Дегенмен, SiC-де Шокли типі және Фрэнк типі сияқты қабаттастыру ақауларының әртүрлі түрлері пайда болуы мүмкін, өйткені жазықтықтар арасындағы жинақтау энергиясының бұзылуының аздаған мөлшері де жинақтау ретінің айтарлықтай бұзылуына әкелуі мүмкін.
Құлау
Құлау ақауы негізінен өсу процесі кезінде реакциялық камераның жоғарғы және бүйір қабырғаларында бөлшектердің түсуінен туындайды, оны реакция камерасының графиттік шығын материалдарына мерзімді қызмет көрсету процесін оңтайландыру арқылы оңтайландыруға болады.
Үшбұрышты ақау
Бұл 3C-SiC политипті қосындысы, 4g-суретте көрсетілгендей, SiC эпилайерінің бетіне базальды жазықтық бағыт бойынша созылады. Ол эпитаксиалды өсу кезінде SiC эпилайерінің бетіне түсетін бөлшектердің әсерінен пайда болуы мүмкін. Бөлшектер эпилайерге ендірілген және өсу процесіне кедергі келтіреді, нәтижесінде үшбұрышты аймақтың шыңдарында орналасқан бөлшектері бар үшбұрышты бетінің үшбұрышты үшбұрышты ерекшеліктерін көрсететін 3C-SiC политипті қосындылар пайда болады. Көптеген зерттеулер сонымен қатар политипті қосындылардың пайда болуын беткі сызаттарға, микроқұбырларға және өсу процесінің дұрыс емес параметрлеріне байланыстырды.
Сәбіз ақауы
Сәбіз ақауы – екі ұшы TSD және SF базальды кристалды жазықтықта орналасқан, Франк типті дислокациямен аяқталатын, сәбіз ақауының өлшемі призмалық қабаттасудың ақаулығымен байланысты. Осы белгілердің қосындысы 4f суретте көрсетілгендей тығыздығы 1 см-2-ден аз сәбіз пішініне ұқсайтын сәбіз ақауының беткі морфологиясын құрайды. Сәбіз ақаулары жылтыратылған сызаттарда, TSD немесе субстрат ақауларында оңай пайда болады.
сызаттар
Сызаттар - 4h суретте көрсетілгендей, өндіріс процесінде пайда болған SiC пластинкаларының бетіндегі механикалық зақымданулар. SiC субстратындағы сызаттар эпилайердің өсуіне кедергі келтіруі мүмкін, эпилайер ішінде жоғары тығыздықтағы дислокациялар қатарын тудыруы мүмкін немесе сызаттар сәбіз ақауларының пайда болуына негіз болуы мүмкін. Сондықтан, SiC пластинкаларын дұрыс жылтырату өте маңызды, себебі бұл сызаттар белсенді аймақта пайда болған кезде құрылғының жұмысына айтарлықтай әсер етуі мүмкін. құрылғы.
Басқа беттік морфологиялық ақаулар
Қадамдық байламдау SiC эпитаксиалды өсу процесінде пайда болатын беттік ақау болып табылады, ол SiC эпилайрының бетінде доғал үшбұрыштар немесе трапеция тәрізді белгілерді тудырады. Беткі шұңқырлар, бұдырлар және дақтар сияқты көптеген басқа бет ақаулары бар. Бұл ақаулар әдетте оңтайландырылмаған өсу процестерінен және құрылғының жұмысына теріс әсер ететін жылтырату зақымдануының толық жойылмауынан туындайды.
Жіберу уақыты: 05 маусым 2024 ж