ဆီလီကွန်ကာဗိုက် epitaxial အလွှာ၏ချို့ယွင်းချက်များကားအဘယ်နည်း

တိုးတက်မှုအတွက် အဓိကနည်းပညာSiC epitaxialပစ္စည်းများသည် စက်ပစ္စည်းချို့ယွင်းမှု သို့မဟုတ် ယုံကြည်စိတ်ချရမှု ကျဆင်းခြင်းသို့ ကျရောက်နိုင်သည့် ချို့ယွင်းချက်ထိန်းချုပ်မှုနည်းပညာအတွက် ပထမဦးစွာ ချို့ယွင်းချက်ထိန်းချုပ်မှုနည်းပညာဖြစ်သည်။ epitaxial ကြီးထွားမှုဖြစ်စဉ်အတွင်း epitaxial အလွှာသို့ချဲ့ထွင်နေသောအလွှာဆိုင်ရာချို့ယွင်းချက်များ၏ယန္တရားကိုလေ့လာခြင်း၊ အလွှာနှင့် epitaxial အလွှာကြားရှိအလွှာကြားရှိချို့ယွင်းချက်များ၏လွှဲပြောင်းခြင်းနှင့်အသွင်ပြောင်းခြင်းဆိုင်ရာဥပဒေများနှင့်ချို့ယွင်းချက်များ၏ nucleation ယန္တရားတို့သည်အကြားဆက်စပ်မှုကိုရှင်းလင်းရန်အတွက်အခြေခံဖြစ်သည်။ အလွှာဆိုင်ရာ ချွတ်ယွင်းချက်များ နှင့် epitaxial structural defects များသည် ထိရောက်စွာ လမ်းညွှန်ပေးနိုင်သော substrate screening နှင့် epitaxial process optimization တို့ ဖြစ်သည်။

ချို့ယွင်းချက်များဆီလီကွန်ကာဗိုက် epitaxial အလွှာအဓိကအားဖြင့် အမျိုးအစားနှစ်မျိုး ခွဲခြားထားသည်- ပုံဆောင်ခဲချို့ယွင်းမှုနှင့် မျက်နှာပြင်ပုံသဏ္ဍာန်ချို့ယွင်းချက်များ။ ပွိုင့်ချို့ယွင်းချက်များ၊ ဝက်အူကွဲလွဲမှုများ၊ microtubule ချို့ယွင်းချက်များ၊ အစွန်းအပြောင်းအလွဲများ စသည်တို့အပါအဝင် အရည်ကြည်ချို့ယွင်းချက်များသည် SiC အလွှာရှိ ချွတ်ယွင်းချက်များမှ အစပြုလာပြီး epitaxial အလွှာသို့ ပျံ့နှံ့သွားပါသည်။ မျက်နှာပြင် ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာ ချို့ယွင်းချက်များကို အဏုကြည့်မှန်ပြောင်းဖြင့် သာမန်မျက်စိဖြင့် တိုက်ရိုက်ကြည့်ရှုနိုင်ပြီး ပုံမှန် morphological လက္ခဏာများရှိသည်။ ပုံ 4 တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း မျက်နှာပြင်ရုပ်ပုံသဏ္ဌာန်ချို့ယွင်းချက်များ- ခြစ်ရာ၊ တြိဂံချို့ယွင်းချက်၊ မုန်လာဥနီချို့ယွင်းချက်၊ ပြိုလဲခြင်းနှင့် အမှုန်အမွှားများပါဝင်သည်။ epitaxial လုပ်ငန်းစဉ်အတွင်း၊ နိုင်ငံခြားအမှုန်အမွှားများ၊ အလွှာချွတ်ယွင်းချက်များ၊ မျက်နှာပြင်ပျက်စီးမှုနှင့် epitaxial လုပ်ငန်းစဉ်သွေဖည်မှုများသည် ဒေသတွင်း ခြေလှမ်းစီးဆင်းမှုကို ထိခိုက်စေနိုင်သည်။ ကြီးထွားမှုပုံစံ၊ မျက်နှာပြင်ပုံသဏ္ဍာန်ချို့ယွင်းချက်များဖြစ်ပေါ်သည်။

ဇယား 1. SiC epitaxial အလွှာများရှိ ဘုံမက်ထရစ်ချို့ယွင်းချက်များနှင့် မျက်နှာပြင်ပုံသဏ္ဍာန်ချို့ယွင်းချက်များ ဖြစ်ပေါ်ရခြင်းအကြောင်းရင်းများ

 

ချို့ယွင်းချက်ကို ထောက်ပြသည်။

အမှတ်ချွတ်ယွင်းချက်များကို ကွက်လပ်တစ်ခု သို့မဟုတ် ကွက်လပ်တစ်ခုတွင် ကွက်လပ်များ သို့မဟုတ် ရာဇမတ်ကွက်အမြောက်အမြားဖြင့် ဖွဲ့စည်းထားပြီး ၎င်းတို့တွင် spatial extension မရှိပါ။ အထူးသဖြင့် အိုင်းယွန်းထည့်သွင်းခြင်းတွင် ထုတ်လုပ်မှုလုပ်ငန်းစဉ်တိုင်းတွင် အမှတ်ချွတ်ယွင်းမှုများ ဖြစ်ပေါ်နိုင်သည်။ သို့သော် ၎င်းတို့ကို ရှာဖွေရန် ခက်ခဲသည့်အပြင် အမှတ်ချွတ်ယွင်းချက်များနှင့် အခြားချို့ယွင်းချက်များ အသွင်ပြောင်းခြင်းကြား ဆက်နွယ်မှုမှာလည်း ရှုပ်ထွေးပါသည်။

 

မိုက်ခရိုပိုက်များ (MP)

Micropipe များသည် Burgers vector <0001> ဖြင့် ကြီးထွားဝင်ရိုးတစ်လျှောက် ပြန့်ပွားနေသော အခေါင်းပေါက်ဝက်အူများ ရွေ့လျားမှုများဖြစ်သည်။ မိုက်ခရိုပြွန်များ၏ အချင်းသည် တစ်မိုက်ခရွန်၏ တစ်စိတ်တစ်ပိုင်းမှ မိုက်ခရွန် ဆယ်ဂဏန်းအထိ ရှိသည်။ Microtubes များသည် SiC wafers များ၏ မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် ကြီးမားသော တွင်းနှင့်တူသော မျက်နှာပြင်အင်္ဂါရပ်များကို ပြသသည်။ ပုံမှန်အားဖြင့်၊ microtubes များ၏သိပ်သည်းဆသည် 0.1~1cm-2 ခန့်ဖြစ်ပြီး စီးပွားဖြစ် wafer ထုတ်လုပ်မှုအရည်အသွေးကို စောင့်ကြည့်ခြင်းတွင် ဆက်လက်လျော့ကျသွားပါသည်။

 

Screw dislocations (TSD) နှင့် edge dislocations (TED)

SiC တွင် နေရာရွှေ့ပြောင်းခြင်းများသည် စက်ပစ္စည်းပျက်စီးခြင်းနှင့် ချို့ယွင်းခြင်း၏ အဓိကအရင်းအမြစ်ဖြစ်သည်။ ဝက်အူအပြောင်းအလွဲများ (TSD) နှင့် edge dislocations (TED) နှစ်ခုစလုံးသည် ကြီးထွားဝင်ရိုးတစ်လျှောက်တွင် <0001> နှင့် 1/3<11–20> အသီးသီးရှိသည့် ဘာဂါများဖြစ်သည်။

ဝက်အူအပြောင်းအလွဲများ (TSD) နှင့် edge dislocations (TED) နှစ်ခုစလုံးသည် ဆပ်ပြာမျက်နှာပြင်မှ wafer မျက်နှာပြင်အထိ ချဲ့ထွင်နိုင်ပြီး သေးငယ်သောတွင်းကဲ့သို့ မျက်နှာပြင်အင်္ဂါရပ်များကို ယူဆောင်လာနိုင်သည် (ပုံ 4b)။ ပုံမှန်အားဖြင့်၊ edge dislocations ၏သိပ်သည်းဆသည် screw dislocations ၏ 10 ဆခန့်ဖြစ်သည်။ Extended screw dislocations၊ ဆိုလိုသည်မှာ အလွှာမှ epilayer သို့ တိုးချဲ့ခြင်းသည်လည်း အခြားသော ချို့ယွင်းချက်များအဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲနိုင်ပြီး ကြီးထွားဝင်ရိုးတစ်လျှောက် ပြန့်ပွားနိုင်သည်။ ကာလအတွင်းSiC epitaxialကြီးထွားမှု၊ ဝက်အူအကွဲအပြဲများကို stacking faults (SF) သို့မဟုတ် မုန်လာဥနီချို့ယွင်းချက်များအဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲသွားသော်လည်း epitaxial ကြီးထွားမှုအတွင်း အောက်ခြေအလွှာမှ အမွေဆက်ခံသော basal plane dislocations (BPDs) မှ ပြောင်းလဲသွားသည်ကို ပြသနေစဉ်၊

 

အခြေခံလေယာဉ် dislocation (BPD)

1/3 <11–20> Burgers vector ဖြင့် SiC အခြေခံလေယာဉ်ပေါ်တွင် တည်ရှိသည်။ BPDs များသည် SiC wafers များ၏ မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် တွေ့ရခဲသည်။ ၎င်းတို့သည် များသောအားဖြင့် 1500 cm-2 ၏သိပ်သည်းဆနှင့် epilayer ၏သိပ်သည်းဆမှာ 10 cm-2 ခန့်သာရှိသော်လည်း ၎င်းတို့ကို များသောအားဖြင့် အလွှာပေါ်တွင် စုစည်းထားသည်။ photoluminescence (PL) ကို အသုံးပြု၍ BPD များကို ထောက်လှမ်းခြင်းသည် ပုံ 4c တွင် ပြထားသည့်အတိုင်း linear features များကို ပြသသည်။ ကာလအတွင်းSiC epitaxialကြီးထွားမှု၊ တိုးချဲ့ BPD များကို stacking faults (SF) သို့မဟုတ် edge dislocations (TED) အဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲနိုင်သည်။

 

စုပုံထားသော အမှားများ (SFs)

SiC basal လေယာဉ်၏ stacking sequence တွင် ချွတ်ယွင်းချက်များ။ အလွှာများတွင် SFs များကို အမွေဆက်ခံခြင်းဖြင့် ဆင့်ပွားအမှားအယွင်းများသည် epitaxial အလွှာတွင် ပေါ်လာနိုင်သည်၊ သို့မဟုတ် basal plane dislocations (BPDs) နှင့် threading screw dislocations (TSDs) တို့၏ extension နှင့် transformation နှင့် ဆက်စပ်နေပါသည်။ ယေဘုယျအားဖြင့်၊ SFs များ၏သိပ်သည်းဆသည် 1 cm-2 ထက်နည်းပြီး ပုံ 4e တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း PL ကိုအသုံးပြု၍ တွေ့ရှိသောအခါတွင် ၎င်းတို့သည် တြိဂံအသွင်အပြင်ကိုပြသသည်။ သို့သော်၊ Shockley အမျိုးအစားနှင့် Frank အမျိုးအစားကဲ့သို့ အမျိုးမျိုးသော stacking faults အမျိုးအစားများကို SiC တွင် ဖွဲ့စည်းနိုင်သည်၊ အကြောင်းမှာ လေယာဉ်များကြားတွင် stacking energy disorder အနည်းငယ်သည်ပင် stacking sequence တွင် အတော်အတန် မမှန်မကန်ဖြစ်စေနိုင်သည်။

 

ကျဆင်းခြင်း။

ပြိုကျသောချို့ယွင်းချက်သည် ကြီးထွားမှုလုပ်ငန်းစဉ်အတွင်း တုံ့ပြန်မှုခန်း၏အပေါ်နှင့်ဘေးဘက်နံရံများရှိ အမှုန်အမွှားများကျဆင်းခြင်းမှအစပြုကာ တုံ့ပြန်မှုခန်းဂရက်ဖိုက်စားသုံးနိုင်သောပစ္စည်းများ၏ အချိန်အပိုင်းအခြားအလိုက်ထိန်းသိမ်းမှုလုပ်ငန်းစဉ်ကို အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ခြင်းဖြင့် အကောင်းဆုံးဖြစ်နိုင်သည်။

 

တြိဂံချို့ယွင်းချက်

ပုံ 4g တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း အခြေခံလေယာဉ်ဦးတည်ရာတစ်လျှောက် SiC epilayer ၏မျက်နှာပြင်သို့ ဖြန့်ကျက်သော 3C-SiC polytype ပါဝင်သည်။ epitaxial ကြီးထွားစဉ်အတွင်း SiC epilayer ၏မျက်နှာပြင်ပေါ်ရှိအမှုန်အမွှားများမှထုတ်ပေးနိုင်သည်။ အမှုန်များသည် epilayer တွင် မြှုပ်နှံထားပြီး ကြီးထွားမှုဖြစ်စဉ်ကို အနှောင့်အယှက်ဖြစ်စေသဖြင့် 3C-SiC polytype များပါဝင်မှုများကြောင့်၊ တြိဂံဒေသ၏ ထိပ်ပိုင်းတွင်ရှိသော အမှုန်များနှင့် ချွန်ထက်သောထောင့်ချိုးများရှိသော တြိဂံမျက်နှာပြင်အင်္ဂါရပ်များကို ပြသသည်။ လေ့လာမှုများစွာသည် မျက်နှာပြင်ခြစ်ရာများ၊ မိုက်ခရိုပိုက်များနှင့် ကြီးထွားမှုလုပ်ငန်းစဉ်၏ မလျော်ကန်သော ကန့်သတ်ချက်များကြောင့် ပေါ်လီအမျိုးအစားပါဝင်မှုများ၏ မူလအစဟုလည်း သတ်မှတ်ဖော်ပြထားသည်။

 

မုန်လာဥနီချို့ယွင်းချက်

မုန်လာဥနီချို့ယွင်းချက်သည် Frank-type dislocation ဖြင့်အဆုံးသတ်ထားသော TSD နှင့် SF basal crystal planes တွင် အစွန်းနှစ်ချောင်းရှိသော stacking fault complex ဖြစ်ပြီး Frank-type dislocation ဖြင့် အဆုံးသတ်ပြီး မုန်လာဥနီချို့ယွင်းချက်အရွယ်အစားသည် prismatic stacking fault နှင့် သက်ဆိုင်ပါသည်။ ဤအင်္ဂါရပ်များ ပေါင်းစပ်ခြင်းသည် ပုံ 4f တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း သိပ်သည်းဆ 1 စင်တီမီတာ-2 အောက်ရှိသော မုန်လာဥနီပုံသဏ္ဍာန်နှင့်တူသော မုန္လာဥနီချို့ယွင်းချက်၏ မျက်နှာပြင်ပုံသဏ္ဍာန်ကို ပုံဖော်ထားသည်။ မုန်လာဥနီချို့ယွင်းချက်များသည် ခြစ်ရာများ၊ TSDs သို့မဟုတ် အလွှာချွတ်ယွင်းချက်များတွင် အလွယ်တကူ ဖြစ်ပေါ်နိုင်သည်။

 

ခြစ်ရာ

ခြစ်ရာများသည် ပုံ 4h တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း ထုတ်လုပ်ရေးလုပ်ငန်းစဉ်အတွင်း ဖြစ်ပေါ်လာသော SiC wafers ၏မျက်နှာပြင်ပေါ်ရှိ စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ ပျက်စီးမှုများဖြစ်သည်။ SiC အလွှာပေါ်ရှိခြစ်ရာများသည် epilayer ၏ကြီးထွားမှုကိုနှောင့်ယှက်နိုင်ပြီး epilayer အတွင်းသိပ်သည်းဆမြင့်မားသောရွေ့လျားမှုများဆက်တိုက်ဖြစ်ပေါ်နိုင်သည် သို့မဟုတ် ခြစ်ရာများသည် မုန်လာဥနီချို့ယွင်းချက်များဖြစ်ပေါ်ခြင်းအတွက်အခြေခံဖြစ်လာနိုင်သည်။ ထို့ကြောင့်၊ ဤခြစ်ရာများသည် စက်ပစ္စည်း၏ တက်ကြွသောဧရိယာတွင် ပေါ်လာသောအခါတွင် စက်ပစ္စည်းစွမ်းဆောင်ရည်အပေါ် သိသာထင်ရှားသော သက်ရောက်မှုရှိနိုင်သောကြောင့် SiC wafer များကို မှန်ကန်စွာ အရောင်တင်ရန် အရေးကြီးပါသည်။

 

အခြားမျက်နှာပြင် ရုပ်ပုံသဏ္ဍာန်ချို့ယွင်းချက်များ

Step bunching သည် SiC epitaxial ကြီးထွားမှုဖြစ်စဉ်အတွင်း ဖြစ်ပေါ်လာသော မျက်နှာပြင်ချို့ယွင်းချက်ဖြစ်ပြီး SiC epilayer ၏မျက်နှာပြင်ပေါ်ရှိ အပြာရောင်တြိဂံများ သို့မဟုတ် trapezoidal အင်္ဂါရပ်များကို ထုတ်ပေးပါသည်။ မျက်နှာပြင်တွင်းများ၊ အဖုအထစ်များနှင့် အစွန်းအထင်းများကဲ့သို့သော အခြားမျက်နှာပြင် ချို့ယွင်းချက်များစွာရှိပါသည်။ ဤချို့ယွင်းချက်များသည် အများအားဖြင့် ပြုပြင်မွမ်းမံထားသော ကြီးထွားမှုလုပ်ငန်းစဉ်များနှင့် စက်၏စွမ်းဆောင်ရည်ကို ဆိုးရွားစွာထိခိုက်စေသည့် ပွတ်တိုက်ပျက်စီးမှုကို ပြီးပြည့်စုံစွာ ဖယ်ရှားခြင်းများကြောင့် ဖြစ်ပေါ်လာခြင်းဖြစ်သည်။