سلکان کاربائیڈ ایپیٹیکسیل پرت کے نقائص کیا ہیں؟

کی ترقی کے لئے بنیادی ٹیکنالوجیایس سی ایپیٹیکسیلمواد سب سے پہلے خرابی کنٹرول ٹیکنالوجی ہے، خاص طور پر خرابی کنٹرول ٹیکنالوجی کے لئے جو آلہ کی ناکامی یا وشوسنییتا کے انحطاط کا شکار ہے۔ اپیٹیکسیل نمو کے عمل کے دوران اپیٹیکسیل پرت میں پھیلنے والے سبسٹریٹ نقائص کے طریقہ کار کا مطالعہ، سبسٹریٹ اور اپیٹیکسیل پرت کے درمیان انٹرفیس میں نقائص کی منتقلی اور تبدیلی کے قوانین، اور نقائص کے نیوکلیشن میکانزم کے درمیان ارتباط کو واضح کرنے کی بنیاد ہے۔ سبسٹریٹ نقائص اور epitaxial ساختی نقائص، جو مؤثر طریقے سے رہنمائی کر سکتے ہیں۔ سبسٹریٹ اسکریننگ اور ایپیٹیکسیل عمل کی اصلاح۔

کے نقائصسلکان کاربائیڈ ایپیٹیکسیل تہوںبنیادی طور پر دو قسموں میں تقسیم کیا گیا ہے: کرسٹل نقائص اور سطحی شکل کے نقائص۔ کرسٹل نقائص، بشمول پوائنٹ کی خرابیاں، سکرو ڈس لوکیشنز، مائیکرو ٹیوبول نقائص، کنارے کی نقل مکانی وغیرہ، زیادہ تر ایس آئی سی سبسٹریٹس کے نقائص سے پیدا ہوتے ہیں اور ایپیٹیکسیل پرت میں پھیل جاتے ہیں۔ سطحی شکلیات کے نقائص کو خوردبین کا استعمال کرتے ہوئے ننگی آنکھ سے براہ راست دیکھا جا سکتا ہے اور اس میں مخصوص مورفولوجیکل خصوصیات ہیں۔ سطحی شکل کے نقائص میں بنیادی طور پر شامل ہیں: سکریچ، مثلث کی خرابی، گاجر کی خرابی، تنزلی، اور پارٹیکل، جیسا کہ شکل 4 میں دکھایا گیا ہے۔ اپیٹیکسیل عمل کے دوران، غیر ملکی ذرات، سبسٹریٹ کے نقائص، سطح کو پہنچنے والے نقصان، اور اپیٹیکسیل عمل کے انحراف سبھی مقامی قدم بہاؤ کو متاثر کر سکتے ہیں۔ نمو کا موڈ، جس کے نتیجے میں سطحی شکل کے نقائص پیدا ہوتے ہیں۔

جدول 1. SiC ایپیٹیکسیل تہوں میں عام میٹرکس نقائص اور سطحی شکل کے نقائص کی تشکیل کی وجوہات

 

پوائنٹ کی خرابیاں

پوائنٹ کے نقائص خالی جگہوں یا خالی جگہوں سے ایک ہی جالی کے نقطہ یا کئی جالی پوائنٹس پر بنتے ہیں، اور ان میں کوئی مقامی توسیع نہیں ہوتی ہے۔ پوائنٹ کی خرابیاں ہر پیداواری عمل میں ہو سکتی ہیں، خاص طور پر آئن امپلانٹیشن میں۔ تاہم، ان کا پتہ لگانا مشکل ہے، اور نقطہ نقائص اور دیگر نقائص کی تبدیلی کے درمیان تعلق بھی کافی پیچیدہ ہے۔

 

مائکرو پائپس (MP)

مائکروپائپس کھوکھلی اسکرو کی نقل مکانی ہیں جو برگر ویکٹر <0001> کے ساتھ ترقی کے محور کے ساتھ پھیلتی ہیں۔ مائکرو ٹیوبز کا قطر ایک مائکرون کے ایک حصے سے دسیوں مائکرون تک ہوتا ہے۔ Microtubes SiC wafers کی سطح پر بڑے گڑھے جیسی سطح کی خصوصیات دکھاتے ہیں۔ عام طور پر، مائیکرو ٹیوبز کی کثافت تقریباً 0.1 ~ 1cm-2 ہوتی ہے اور کمرشل ویفر پروڈکشن کوالٹی مانیٹرنگ میں کمی ہوتی رہتی ہے۔

 

سکرو ڈس لوکیشنز (TSD) اور کنارے ڈس لوکیشنز (TED)

SiC میں ڈس لوکیشن ڈیوائس کے انحطاط اور ناکامی کا بنیادی ذریعہ ہیں۔ دونوں سکرو ڈس لوکیشنز (TSD) اور ایج ڈس لوکیشنز (TED) بالترتیب <0001> اور 1/3<11–20> کے برگر ویکٹر کے ساتھ ترقی کے محور کے ساتھ چلتے ہیں۔

دونوں سکرو ڈس لوکیشنز (TSD) اور ایج ڈس لوکیشن (TED) سبسٹریٹ سے ویفر سطح تک پھیل سکتے ہیں اور چھوٹے گڑھے جیسی سطح کی خصوصیات (شکل 4b) لا سکتے ہیں۔ عام طور پر، کنارے کی نقل مکانی کی کثافت سکرو کی نقل مکانی سے تقریباً 10 گنا زیادہ ہوتی ہے۔ توسیعی اسکرو کی نقل مکانی، یعنی سبسٹریٹ سے ایپلیئر تک پھیلی ہوئی، دیگر نقائص میں بھی تبدیل ہو سکتی ہے اور نمو کے محور کے ساتھ پھیل سکتی ہے۔ دورانایس سی ایپیٹیکسیلنمو، اسکرو ڈس لوکیشنز کو اسٹیکنگ فالٹس (SF) یا گاجر کے نقائص میں تبدیل کیا جاتا ہے، جب کہ ایپی لیئرز میں کنارے کی ڈس لوکیشنز کو epitaxial نمو کے دوران سبسٹریٹ سے وراثت میں ملنے والے بیسل پلین ڈس لوکیشنز (BPDs) سے تبدیل ہوتے دکھایا گیا ہے۔

 

ہوائی جہاز کی بنیادی نقل مکانی (BPD)

1/3 <11–20> کے برگر ویکٹر کے ساتھ، SiC بیسل ہوائی جہاز پر واقع ہے۔ بی پی ڈی ایس سی ویفرز کی سطح پر شاذ و نادر ہی ظاہر ہوتے ہیں۔ وہ عام طور پر 1500 سینٹی میٹر -2 کی کثافت کے ساتھ سبسٹریٹ پر مرکوز ہوتے ہیں، جب کہ ایپلیئر میں ان کی کثافت صرف 10 سینٹی میٹر -2 ہوتی ہے۔ فوٹو لومینیسینس (PL) کا استعمال کرتے ہوئے BPDs کی کھوج لکیری خصوصیات کو ظاہر کرتی ہے، جیسا کہ شکل 4c میں دکھایا گیا ہے۔ دورانایس سی ایپیٹیکسیلترقی، توسیع شدہ BPDs کو اسٹیکنگ فالٹس (SF) یا ایج ڈس لوکیشنز (TED) میں تبدیل کیا جا سکتا ہے۔

 

اسٹیکنگ فالٹس (SFs)

SiC بیسل ہوائی جہاز کے اسٹیکنگ ترتیب میں نقائص۔ اسٹیکنگ فالٹس سبسٹریٹ میں SFs کو وراثت میں لے کر ایپیٹیکسیل پرت میں ظاہر ہوسکتے ہیں، یا بیسل پلین ڈس لوکیشنز (BPDs) اور تھریڈنگ سکرو ڈس لوکیشنز (TSDs) کی توسیع اور تبدیلی سے متعلق ہوسکتے ہیں۔ عام طور پر، SFs کی کثافت 1 cm-2 سے کم ہوتی ہے، اور جب PL کا استعمال کرتے ہوئے پتہ چلا تو وہ ایک مثلثی خصوصیت کی نمائش کرتے ہیں، جیسا کہ شکل 4e میں دکھایا گیا ہے۔ تاہم، ایس آئی سی میں مختلف قسم کے اسٹیکنگ فالٹس بن سکتے ہیں، جیسے شاکلی ٹائپ اور فرینک ٹائپ، کیونکہ طیاروں کے درمیان اسٹیکنگ انرجی ڈس آرڈر کی تھوڑی سی مقدار بھی اسٹیکنگ کی ترتیب میں کافی بے قاعدگی کا باعث بن سکتی ہے۔

 

تنزلی

کمی کی خرابی بنیادی طور پر بڑھنے کے عمل کے دوران رد عمل کے چیمبر کی اوپری اور طرف کی دیواروں پر ذرہ گرنے سے پیدا ہوتی ہے، جسے رد عمل کے چیمبر گریفائٹ استعمال کی اشیاء کی متواتر دیکھ بھال کے عمل کو بہتر بنا کر بہتر بنایا جا سکتا ہے۔

 

سہ رخی نقص

یہ ایک 3C-SiC پولی ٹائپ انکلوژن ہے جو کہ بیسل ہوائی جہاز کی سمت کے ساتھ SiC ایپلیئر کی سطح تک پھیلا ہوا ہے، جیسا کہ شکل 4g میں دکھایا گیا ہے۔ یہ epitaxial ترقی کے دوران SiC ایپلیئر کی سطح پر گرنے والے ذرات سے پیدا ہو سکتا ہے۔ ذرات ایپلیئر میں سرایت کرتے ہیں اور بڑھنے کے عمل میں مداخلت کرتے ہیں، جس کے نتیجے میں 3C-SiC پولی ٹائپ انکلوژنز ہوتے ہیں، جو مثلث خطے کے عمودی حصوں پر واقع ذرات کے ساتھ تیز زاویہ والی تکونی سطح کی خصوصیات کو ظاہر کرتے ہیں۔ بہت سے مطالعات نے سطحی خروںچ، مائیکرو پائپ، اور ترقی کے عمل کے غلط پیرامیٹرز کو بھی پولی ٹائپ انکلوژن کی اصل وجہ قرار دیا ہے۔

 

گاجر کی خرابی۔

گاجر کی خرابی ایک اسٹیکنگ فالٹ کمپلیکس ہے جس کے دو سرے TSD اور SF بیسل کرسٹل طیاروں پر واقع ہوتے ہیں، جو فرینک قسم کے ڈس لوکیشن کے ذریعے ختم ہوتے ہیں، اور گاجر کی خرابی کا تعلق پرزمیٹک اسٹیکنگ فالٹ سے ہوتا ہے۔ ان خصوصیات کا مجموعہ گاجر کی خرابی کی سطح کی شکل بناتا ہے، جو کہ 1 سینٹی میٹر-2 سے کم کثافت کے ساتھ گاجر کی شکل کی طرح دکھائی دیتی ہے، جیسا کہ شکل 4f میں دکھایا گیا ہے۔ گاجر کے نقائص آسانی سے چمکانے والے خروںچ، TSDs، یا سبسٹریٹ کے نقائص پر بن جاتے ہیں۔

 

خروںچ

خروںچ پیداواری عمل کے دوران بننے والے SiC ویفرز کی سطح پر مکینیکل نقصانات ہیں، جیسا کہ شکل 4h میں دکھایا گیا ہے۔ SiC سبسٹریٹ پر خروںچ ایپلیئر کی نشوونما میں مداخلت کر سکتے ہیں، ایپلیئر کے اندر اعلی کثافت کی نقل مکانی کی ایک قطار پیدا کر سکتے ہیں، یا خروںچ گاجر کے نقائص کی تشکیل کی بنیاد بن سکتے ہیں۔ لہذا، SiC ویفرز کو صحیح طریقے سے پالش کرنا بہت ضروری ہے کیونکہ یہ خروںچ آلہ کے فعال حصے میں ظاہر ہونے پر ڈیوائس کی کارکردگی پر نمایاں اثر ڈال سکتے ہیں۔

 

سطح کی شکل کے دیگر نقائص

اسٹیپ بنچنگ ایک سطحی نقص ہے جو SiC ایپیٹیکسیل گروتھ کے عمل کے دوران پیدا ہوتا ہے، جو SiC ایپی لیئر کی سطح پر اوندھے مثلث یا trapezoidal خصوصیات پیدا کرتا ہے۔ سطح کے بہت سے دوسرے نقائص ہیں، جیسے سطح کے گڑھے، ٹکرانے اور داغ۔ یہ نقائص عام طور پر ترقی کے غیر موزوں عمل اور چمکانے والے نقصان کے نامکمل ہٹانے کی وجہ سے ہوتے ہیں، جو آلے کی کارکردگی کو بری طرح متاثر کرتے ہیں۔