Teknolojia ya msingi ya ukuaji waSiC epitaxialnyenzo kwanza ni teknolojia ya kudhibiti kasoro, haswa kwa teknolojia ya kudhibiti kasoro ambayo inakabiliwa na hitilafu ya kifaa au uharibifu wa kutegemewa. Utafiti wa utaratibu wa kasoro za substrate zinazoenea ndani ya safu ya epitaxial wakati wa mchakato wa ukuaji wa epitaxial, sheria za uhamisho na mabadiliko ya kasoro kwenye kiolesura kati ya safu ya substrate na epitaxial, na utaratibu wa nucleation ya kasoro ni msingi wa kufafanua uwiano kati ya. kasoro za substrate na kasoro za kimuundo za epitaxial, ambazo zinaweza kuongoza vyema uchunguzi wa substrate na uboreshaji wa mchakato wa epitaxial.
Kasoro zatabaka za epitaxial za silicon carbidezimegawanywa hasa katika makundi mawili: kasoro za kioo na kasoro za mofolojia ya uso. Kasoro za kioo, ikiwa ni pamoja na kasoro za nukta, mitengano ya skrubu, hitilafu za mikrotubu, mitengano ya kingo, n.k., mara nyingi hutokana na kasoro kwenye substrates za SiC na kusambaa hadi kwenye safu ya epitaxial. Kasoro za mofolojia ya uso zinaweza kuzingatiwa moja kwa moja kwa macho kwa kutumia darubini na kuwa na sifa za kawaida za kimofolojia. Kasoro za mofolojia ya uso hasa ni pamoja na: Mkwaruzo, kasoro ya pembetatu, kasoro ya Karoti, Kuanguka, na Chembe, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 4. Wakati wa mchakato wa epitaxial, chembe za kigeni, kasoro za substrate, uharibifu wa uso, na mikengeuko ya mchakato wa epitaxial zote zinaweza kuathiri mtiririko wa hatua ya ndani. hali ya ukuaji, na kusababisha kasoro za mofolojia ya uso.
Jedwali 1. Sababu za kuundwa kwa kasoro za kawaida za tumbo na kasoro za morpholojia ya uso katika tabaka za epitaxial za SiC.
Kasoro za uhakika
Kasoro za pointi huundwa na nafasi au mapengo kwenye sehemu moja ya kimiani au pointi kadhaa za kimiani, na hazina ugani wa anga. Kasoro za uhakika zinaweza kutokea katika kila mchakato wa uzalishaji, hasa katika upandikizaji wa ioni. Walakini, ni ngumu kugundua, na uhusiano kati ya mabadiliko ya kasoro za uhakika na kasoro zingine pia ni ngumu sana.
Micropipes (MP)
Mabomba madogo ni mitengano ya skrubu yenye mashimo ambayo hueneza kwenye mhimili wa ukuaji, kwa vekta ya Burgers <0001>. Kipenyo cha mirija ndogo huanzia sehemu ya mikroni hadi makumi ya mikroni. Mikrobu huonyesha vipengele vikubwa vya uso kama shimo kwenye uso wa kaki za SiC. Kwa kawaida, msongamano wa mirija midogo ni takriban 0.1~1cm-2 na unaendelea kupungua katika ufuatiliaji wa ubora wa uzalishaji wa kaki kibiashara.
Utengano wa screw (TSD) na utengano wa kingo (TED)
Utengano katika SiC ndio chanzo kikuu cha uharibifu na kutofaulu kwa kifaa. Utengano wa skrubu (TSD) na utengano wa kingo (TED) hufuatana na mhimili wa ukuaji, na vekta za Burgers za <0001> na 1/3<11–20>, mtawalia.
Utengano wa skrubu (TSD) na utengano wa kingo (TED) unaweza kupanuka kutoka kwenye sehemu ndogo hadi sehemu ya kaki na kuleta vipengele vidogo vinavyofanana na shimo (Mchoro 4b). Kwa kawaida, msongamano wa mitengano ya kingo ni takriban mara 10 ya utengano wa skrubu. Utengano wa skrubu uliopanuliwa, ambayo ni, kutoka kwa substrate hadi epilayer, inaweza pia kubadilika kuwa kasoro zingine na kuenea kwenye mhimili wa ukuaji. WakatiSiC epitaxialukuaji, utengano wa skrubu hubadilishwa kuwa hitilafu za kutundika (SF) au kasoro za karoti, huku mitengano ya kingo katika vichochezi huonyeshwa kubadilishwa kutoka kwa mitengano ya basal plane (BPDs) iliyorithiwa kutoka kwa substrate wakati wa ukuaji wa epitaxial.
Uhamisho wa kimsingi wa ndege (BPD)
Iko kwenye ndege ya msingi ya SiC, na vekta ya Burgers ya 1/3 <11–20>. BPD mara chache huonekana kwenye uso wa kaki za SiC. Kawaida hujilimbikizia kwenye substrate yenye wiani wa 1500 cm-2, wakati wiani wao katika epilayer ni kuhusu 10 cm-2 tu. Ugunduzi wa BPD kwa kutumia photoluminescence (PL) huonyesha vipengele vya mstari, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 4c. WakatiSiC epitaxialukuaji, BPD zilizopanuliwa zinaweza kubadilishwa kuwa hitilafu za kutundika (SF) au kutenganisha kingo (TED).
Hitilafu za mrundikano (SFs)
Kasoro katika mlolongo wa mrundikano wa ndege ya msingi ya SiC. Hitilafu za kutundika zinaweza kuonekana katika safu ya epitaxial kwa kurithi SF kwenye substrate, au kuhusishwa na upanuzi na ugeuzaji wa mitengano ya basal plane (BPDs) na mitengano ya skrubu ya nyuzi (TSDs). Kwa ujumla, msongamano wa SF ni chini ya 1 cm-2, na zinaonyesha kipengele cha pembetatu zinapogunduliwa kwa kutumia PL, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 4e. Walakini, aina anuwai za hitilafu za kutundika zinaweza kuunda katika SiC, kama vile aina ya Shockley na aina ya Frank, kwa sababu hata kiwango kidogo cha shida ya nishati kati ya ndege inaweza kusababisha ukiukwaji mkubwa katika mlolongo wa kuweka.
Anguko
Kasoro ya anguko hasa hutokana na kushuka kwa chembe kwenye kuta za juu na za upande za chemba ya majibu wakati wa mchakato wa ukuaji, ambayo inaweza kuboreshwa kwa kuboresha mchakato wa matengenezo ya mara kwa mara wa matumizi ya grafiti ya chumba cha majibu.
Upungufu wa pembetatu
Ni ujumuishaji wa aina ya 3C-SiC unaoenea hadi kwenye uso wa epilayer ya SiC kando ya mwelekeo wa ndege ya basal, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 4g. Inaweza kuzalishwa na chembe zinazoanguka kwenye uso wa epilayer ya SiC wakati wa ukuaji wa epitaxial. Chembe hizo zimewekwa kwenye epilayer na kuingilia kati mchakato wa ukuaji, na kusababisha inclusions za polytype 3C-SiC, ambazo zinaonyesha vipengele vya uso wa triangular yenye pembe kali na chembe ziko kwenye vipeo vya eneo la triangular. Tafiti nyingi pia zimehusisha chimbuko la mijumuisho ya aina nyingi kwa mikwaruzo ya uso, bomba ndogo, na vigezo visivyofaa vya mchakato wa ukuaji.
Kasoro ya karoti
Kasoro ya karoti ni mchanganyiko wa hitilafu ya mrundikano na ncha mbili ziko kwenye ndege za fuwele za TSD na SF, zilizokatishwa na mtengano wa aina ya Frank, na saizi ya kasoro ya karoti inahusiana na hitilafu ya prismatic stacking. Mchanganyiko wa vipengele hivi huunda mofolojia ya uso wa kasoro ya karoti, ambayo inaonekana kama umbo la karoti yenye msongamano wa chini ya 1 cm-2, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 4f. Kasoro za karoti huundwa kwa urahisi kwenye mikwaruzo ya kung'arisha, TSDs, au kasoro za substrate.
Mikwaruzo
Mikwaruzo ni uharibifu wa mitambo kwenye uso wa kaki za SiC zilizoundwa wakati wa mchakato wa uzalishaji, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 4h. Scratches kwenye substrate ya SiC inaweza kuingilia kati ukuaji wa epilayer, kuzalisha safu ya uharibifu wa juu-wiani ndani ya epilayer, au scratches inaweza kuwa msingi wa kuundwa kwa kasoro za karoti. Kwa hivyo, ni muhimu kung'arisha vyema kaki za SiC kwa sababu mikwaruzo hii inaweza kuwa na athari kubwa kwenye utendaji wa kifaa inapoonekana katika eneo amilifu la kifaa.
Kasoro zingine za mofolojia ya uso
Kuunganisha kwa hatua ni kasoro ya uso inayoundwa wakati wa mchakato wa ukuaji wa epitaxial wa SiC, ambayo hutoa pembetatu za obtuse au vipengele vya trapezoidal kwenye uso wa epilayer ya SiC. Kuna kasoro zingine nyingi za uso, kama vile mashimo ya uso, matuta na madoa. Kasoro hizi kwa kawaida husababishwa na michakato ya ukuaji isiyoboreshwa na uondoaji usio kamili wa uharibifu wa ung'arisha, ambao huathiri vibaya utendaji wa kifaa.
Muda wa kutuma: Juni-05-2024