சிலிக்கான் கார்பைடு எபிடாக்சியல் லேயரின் குறைபாடுகள் என்ன?

வளர்ச்சிக்கான முக்கிய தொழில்நுட்பம்SiC எபிடாக்சியல்பொருட்கள் முதலில் குறைபாடு கட்டுப்பாட்டு தொழில்நுட்பம், குறிப்பாக சாதன தோல்வி அல்லது நம்பகத்தன்மை சீரழிவு வாய்ப்புகள் குறைபாடு கட்டுப்பாட்டு தொழில்நுட்பம். எபிடாக்சியல் வளர்ச்சியின் போது எபிடாக்சியல் அடுக்குக்குள் விரிவடையும் அடி மூலக்கூறு குறைபாடுகளின் பொறிமுறையின் ஆய்வு, அடி மூலக்கூறு மற்றும் எபிடாக்சியல் அடுக்குக்கு இடையிலான இடைமுகத்தில் உள்ள குறைபாடுகளின் பரிமாற்ற மற்றும் மாற்ற விதிகள் மற்றும் குறைபாடுகளின் அணுக்கரு பொறிமுறை ஆகியவை இடையே உள்ள தொடர்பை தெளிவுபடுத்துவதற்கான அடிப்படையாகும். அடி மூலக்கூறு குறைபாடுகள் மற்றும் எபிடாக்சியல் கட்டமைப்பு குறைபாடுகள், இது அடி மூலக்கூறு திரையிடலை திறம்பட வழிநடத்தும் மற்றும் எபிடாக்சியல் செயல்முறை தேர்வுமுறை.

குறைபாடுகள்சிலிக்கான் கார்பைடு எபிடாக்சியல் அடுக்குகள்முக்கியமாக இரண்டு வகைகளாகப் பிரிக்கப்படுகின்றன: படிகக் குறைபாடுகள் மற்றும் மேற்பரப்பு உருவவியல் குறைபாடுகள். புள்ளி குறைபாடுகள், திருகு இடப்பெயர்வுகள், நுண்குழாய் குறைபாடுகள், விளிம்பு இடப்பெயர்வுகள் போன்றவை உட்பட படிக குறைபாடுகள், பெரும்பாலும் SiC அடி மூலக்கூறுகளில் உள்ள குறைபாடுகளிலிருந்து உருவாகின்றன மற்றும் எபிடாக்சியல் லேயரில் பரவுகின்றன. மேற்பரப்பு உருவவியல் குறைபாடுகளை நுண்ணோக்கியைப் பயன்படுத்தி நிர்வாணக் கண்ணால் நேரடியாகக் காணலாம் மற்றும் வழக்கமான உருவவியல் பண்புகளைக் கொண்டிருக்கும். மேற்பரப்பு உருவவியல் குறைபாடுகள் முக்கியமாக அடங்கும்: கீறல், முக்கோண குறைபாடு, கேரட் குறைபாடு, வீழ்ச்சி மற்றும் துகள், படம் 4 இல் காட்டப்பட்டுள்ளது. எபிடாக்சியல் செயல்பாட்டின் போது, ​​வெளிநாட்டு துகள்கள், அடி மூலக்கூறு குறைபாடுகள், மேற்பரப்பு சேதம் மற்றும் எபிடாக்சியல் செயல்முறை விலகல்கள் அனைத்தும் உள்ளூர் படி ஓட்டத்தை பாதிக்கலாம். வளர்ச்சி முறை, மேற்பரப்பு உருவவியல் குறைபாடுகளை விளைவிக்கிறது.

அட்டவணை 1. SiC எபிடாக்சியல் அடுக்குகளில் பொதுவான மேட்ரிக்ஸ் குறைபாடுகள் மற்றும் மேற்பரப்பு உருவவியல் குறைபாடுகள் உருவாவதற்கான காரணங்கள்

 

புள்ளி குறைபாடுகள்

புள்ளி குறைபாடுகள் காலியிடங்கள் அல்லது ஒரு லட்டு புள்ளி அல்லது பல லட்டு புள்ளிகளில் உள்ள இடைவெளிகளால் உருவாகின்றன, மேலும் அவை இடஞ்சார்ந்த நீட்டிப்பு இல்லை. ஒவ்வொரு உற்பத்தி செயல்முறையிலும், குறிப்பாக அயனி பொருத்துதலில் புள்ளி குறைபாடுகள் ஏற்படலாம். இருப்பினும், அவற்றைக் கண்டறிவது கடினம், மேலும் புள்ளி குறைபாடுகள் மற்றும் பிற குறைபாடுகளின் மாற்றத்திற்கு இடையிலான உறவும் மிகவும் சிக்கலானது.

 

நுண்குழாய்கள் (MP)

மைக்ரோபைப்புகள் என்பது பர்கர்ஸ் திசையன் <0001> உடன் வளர்ச்சி அச்சில் பரவும் வெற்று திருகு இடப்பெயர்வுகள் ஆகும். நுண்குழாய்களின் விட்டம் மைக்ரானின் ஒரு பகுதியிலிருந்து பத்து மைக்ரான்கள் வரை இருக்கும். SiC செதில்களின் மேற்பரப்பில் நுண்குழாய்கள் பெரிய குழி போன்ற மேற்பரப்பு அம்சங்களைக் காட்டுகின்றன. பொதுவாக, நுண்குழாய்களின் அடர்த்தி சுமார் 0.1~1cm-2 மற்றும் வணிக செதில் உற்பத்தி தர கண்காணிப்பில் தொடர்ந்து குறைந்து வருகிறது.

 

திருகு இடப்பெயர்வுகள் (TSD) மற்றும் விளிம்பு இடப்பெயர்வுகள் (TED)

SiC இல் உள்ள இடப்பெயர்வுகள் சாதனத்தின் சிதைவு மற்றும் தோல்விக்கான முக்கிய ஆதாரமாகும். ஸ்க்ரூ டிஸ்லோகேஷன்ஸ் (TSD) மற்றும் எட்ஜ் டிஸ்லோகேஷன்ஸ் (TED) ஆகிய இரண்டும் வளர்ச்சி அச்சில் இயங்குகின்றன, முறையே <0001> மற்றும் 1/3<11-20> என்ற பர்கர்ஸ் வெக்டர்கள் உள்ளன.

திருகு இடப்பெயர்வுகள் (TSD) மற்றும் விளிம்பு இடப்பெயர்வுகள் (TED) இரண்டும் அடி மூலக்கூறிலிருந்து செதில் மேற்பரப்பு வரை நீட்டிக்கப்படலாம் மற்றும் சிறிய குழி போன்ற மேற்பரப்பு அம்சங்களைக் கொண்டு வரலாம் (படம் 4b). பொதுவாக, விளிம்பு இடப்பெயர்வுகளின் அடர்த்தி திருகு இடப்பெயர்வுகளை விட 10 மடங்கு அதிகமாகும். விரிவாக்கப்பட்ட திருகு இடப்பெயர்வுகள், அதாவது, அடி மூலக்கூறிலிருந்து எபிலேயர் வரை நீட்டிக்கப்படுவது, மற்ற குறைபாடுகளாக மாறி, வளர்ச்சி அச்சில் பரவக்கூடும். போதுSiC எபிடாக்சியல்வளர்ச்சி, திருகு இடப்பெயர்வுகள் ஸ்டாக்கிங் தவறுகள் (SF) அல்லது கேரட் குறைபாடுகளாக மாற்றப்படுகின்றன, அதே சமயம் எபிலேயர்களில் விளிம்பு இடப்பெயர்வுகள் எபிடாக்சியல் வளர்ச்சியின் போது அடி மூலக்கூறிலிருந்து மரபுரிமையாகப் பெறப்பட்ட அடித்தளத் தளம் இடப்பெயர்வுகளிலிருந்து (BPDs) மாற்றப்படுவதாகக் காட்டப்படுகிறது.

 

அடிப்படை விமான இடப்பெயர்வு (BPD)

1/3 <11–20> என்ற பர்கர்ஸ் வெக்டருடன் SiC அடித்தள விமானத்தில் அமைந்துள்ளது. பிபிடிகள் SiC செதில்களின் மேற்பரப்பில் அரிதாகவே தோன்றும். அவை வழக்கமாக 1500 செமீ-2 அடர்த்தி கொண்ட அடி மூலக்கூறில் குவிந்திருக்கும், அதே சமயம் எபிலேயரில் அவற்றின் அடர்த்தி சுமார் 10 செமீ-2 மட்டுமே. ஃபோட்டோலுமினென்சென்ஸ் (PL) ஐப் பயன்படுத்தி BPD களைக் கண்டறிதல் படம் 4c இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி நேரியல் அம்சங்களைக் காட்டுகிறது. போதுSiC எபிடாக்சியல்வளர்ச்சி, நீட்டிக்கப்பட்ட BPDகள் ஸ்டாக்கிங் ஃபால்ட்டுகளாக (SF) அல்லது எட்ஜ் டிஸ்லோகேஷன்களாக (TED) மாற்றப்படலாம்.

 

ஸ்டாக்கிங் தவறுகள் (SFs)

SiC அடித்தள விமானத்தின் அடுக்கி வைக்கும் வரிசையில் குறைபாடுகள். ஸ்டாக்கிங் தவறுகள் அடி மூலக்கூறில் உள்ள SFகளைப் பெறுவதன் மூலம் எபிடாக்சியல் லேயரில் தோன்றலாம் அல்லது அடித்தளத் தளம் இடப்பெயர்வுகள் (BPDகள்) மற்றும் த்ரெடிங் திருகு இடப்பெயர்வுகள் (TSDகள்) ஆகியவற்றின் நீட்டிப்பு மற்றும் மாற்றத்துடன் தொடர்புடையதாக இருக்கலாம். பொதுவாக, SF களின் அடர்த்தி 1 cm-2 க்கும் குறைவாக இருக்கும், மேலும் படம் 4e இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, PL ஐப் பயன்படுத்தி கண்டறியும் போது அவை முக்கோண அம்சத்தை வெளிப்படுத்துகின்றன. இருப்பினும், ஷாக்லி வகை மற்றும் ஃபிராங்க் வகை போன்ற பல்வேறு வகையான ஸ்டாக்கிங் தவறுகள் SiC இல் உருவாக்கப்படலாம், ஏனெனில் விமானங்களுக்கு இடையே சிறிய அளவிலான ஸ்டாக்கிங் ஆற்றல் கோளாறு கூட அடுக்கி வைக்கும் வரிசையில் கணிசமான ஒழுங்கின்மைக்கு வழிவகுக்கும்.

 

வீழ்ச்சி

வீழ்ச்சிக் குறைபாடு முக்கியமாக வளர்ச்சியின் போது எதிர்வினை அறையின் மேல் மற்றும் பக்க சுவர்களில் துகள் வீழ்ச்சியிலிருந்து உருவாகிறது, இது எதிர்வினை அறை கிராஃபைட் நுகர்வுகளின் கால பராமரிப்பு செயல்முறையை மேம்படுத்துவதன் மூலம் மேம்படுத்தலாம்.

 

முக்கோணக் குறைபாடு

இது ஒரு 3C-SiC பாலிடைப் உள்ளடக்கம் ஆகும், இது படம் 4g இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, அடித்தளத் திசையில் SiC எபிலேயரின் மேற்பரப்பு வரை நீண்டுள்ளது. எபிடாக்சியல் வளர்ச்சியின் போது SiC எபிலேயரின் மேற்பரப்பில் விழும் துகள்களால் இது உருவாக்கப்படலாம். துகள்கள் எபிலேயரில் உட்பொதிக்கப்பட்டு வளர்ச்சி செயல்முறையில் குறுக்கிடுகின்றன, இதன் விளைவாக 3C-SiC பாலிடைப் சேர்க்கைகள் ஏற்படுகின்றன, இது முக்கோணப் பகுதியின் செங்குத்துகளில் அமைந்துள்ள துகள்களுடன் கூர்மையான கோண முக்கோண மேற்பரப்பு அம்சங்களைக் காட்டுகிறது. பல ஆய்வுகள் பாலிடைப் சேர்க்கைகளின் தோற்றத்திற்கு மேற்பரப்பு கீறல்கள், மைக்ரோபைப்புகள் மற்றும் வளர்ச்சி செயல்முறையின் முறையற்ற அளவுருக்கள் காரணமாகவும் கூறுகின்றன.

 

கேரட் குறைபாடு

ஒரு கேரட் குறைபாடு என்பது TSD மற்றும் SF அடித்தள படிக விமானங்களில் அமைந்துள்ள இரண்டு முனைகளைக் கொண்ட ஒரு ஸ்டாக்கிங் ஃபால்ட் காம்ப்ளேஸ் ஆகும், இது ஃபிராங்க் வகை இடப்பெயர்ச்சியால் நிறுத்தப்படுகிறது, மேலும் கேரட் குறைபாட்டின் அளவு பிரிஸ்மாடிக் ஸ்டேக்கிங் பிழையுடன் தொடர்புடையது. இந்த அம்சங்களின் கலவையானது கேரட் குறைபாட்டின் மேற்பரப்பு உருவ அமைப்பை உருவாக்குகிறது, இது படம் 4f இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, 1 cm-2 க்கும் குறைவான அடர்த்தி கொண்ட கேரட் வடிவம் போல் தெரிகிறது. கீறல்கள், TSDகள் அல்லது அடி மூலக்கூறு குறைபாடுகளை மெருகூட்டுவதில் கேரட் குறைபாடுகள் எளிதில் உருவாகின்றன.

 

கீறல்கள்

கீறல்கள் என்பது படம் 4h இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, உற்பத்தி செயல்பாட்டின் போது உருவாகும் SiC செதில்களின் மேற்பரப்பில் இயந்திர சேதங்கள் ஆகும். SiC அடி மூலக்கூறில் உள்ள கீறல்கள் எபிலேயரின் வளர்ச்சியில் குறுக்கிடலாம், எபிலேயருக்குள் அதிக அடர்த்தியான இடப்பெயர்வுகளை வரிசையாக உருவாக்கலாம் அல்லது கீறல்கள் கேரட் குறைபாடுகள் உருவாவதற்கு அடிப்படையாக இருக்கலாம். எனவே, SiC செதில்களை சரியாக மெருகூட்டுவது மிகவும் முக்கியமானது, ஏனெனில் இந்த கீறல்கள் சாதனத்தின் செயலில் உள்ள பகுதியில் தோன்றும் போது சாதனத்தின் செயல்திறனில் குறிப்பிடத்தக்க தாக்கத்தை ஏற்படுத்தும்.

 

பிற மேற்பரப்பு உருவவியல் குறைபாடுகள்

படி கொத்து என்பது SiC எபிடாக்சியல் வளர்ச்சி செயல்முறையின் போது உருவாகும் மேற்பரப்பு குறைபாடு ஆகும், இது SiC எபிலேயரின் மேற்பரப்பில் மழுங்கிய முக்கோணங்கள் அல்லது ட்ரெப்சாய்டல் அம்சங்களை உருவாக்குகிறது. மேற்பரப்பு குழிகள், புடைப்புகள் மற்றும் கறைகள் போன்ற பல மேற்பரப்பு குறைபாடுகள் உள்ளன. இந்த குறைபாடுகள் பொதுவாக மேம்படுத்தப்படாத வளர்ச்சி செயல்முறைகள் மற்றும் மெருகூட்டல் சேதத்தை முழுமையடையாமல் அகற்றுவதால் ஏற்படுகின்றன, இது சாதனத்தின் செயல்திறனை மோசமாக பாதிக்கிறது.