ning o'sishi uchun asosiy texnologiyaSiC epitaksialmateriallar, birinchi navbatda, nuqsonlarni nazorat qilish texnologiyasi, ayniqsa, qurilma ishdan chiqishi yoki ishonchliligining pasayishiga moyil bo'lgan nuqsonlarni nazorat qilish texnologiyasi uchun. Epitaksial o'sish jarayonida epitaksial qatlamga cho'zilgan substrat nuqsonlari mexanizmini o'rganish, substrat va epitaksial qatlam o'rtasidagi chegaradagi nuqsonlarning o'tish va o'zgarish qonuniyatlari, nuqsonlarning yadrolanish mexanizmi o'rtasidagi bog'liqlikni aniqlash uchun asosdir. substrat nuqsonlari va epitaksial strukturaviy nuqsonlar, bu substratni skriningni va epitaksial jarayonni optimallashtirishni samarali boshqarishi mumkin.
ning kamchiliklarikremniy karbid epitaksial qatlamlariasosan ikki toifaga bo'linadi: kristall nuqsonlar va sirt morfologiyasi nuqsonlari. Kristal nuqsonlar, jumladan nuqta nuqsonlari, vint dislokatsiyalari, mikrotubulalar nuqsonlari, chekka dislokatsiyalar va boshqalar, asosan SiC substratlaridagi nuqsonlardan kelib chiqadi va epitaksial qatlamga tarqaladi. Yuzaki morfologiya nuqsonlari mikroskop yordamida yalang'och ko'z bilan bevosita kuzatilishi mumkin va tipik morfologik xususiyatlarga ega. Sirt morfologiyasi nuqsonlari asosan quyidagilarni o'z ichiga oladi: 4-rasmda ko'rsatilganidek, tirnalgan, uchburchak nuqsoni, sabzi nuqsoni, tushish va zarracha. Epitaksial jarayon davomida begona zarralar, substrat nuqsonlari, sirt shikastlanishi va epitaksial jarayonning og'ishlari mahalliy qadam oqimiga ta'sir qilishi mumkin. o'sish rejimi, natijada sirt morfologiyasi nuqsonlari.
1-jadval.Sabablari SiC epitaksial qatlamlarida umumiy matritsa nuqsonlari va sirt morfologiyasi nuqsonlarini shakllantirish uchun
Nuqta kamchiliklari
Nuqta nuqsonlari bitta panjara nuqtasida yoki bir nechta panjara nuqtalarida bo'sh joylar yoki bo'shliqlar bilan hosil bo'ladi va ular fazoviy kengaytmaga ega emas. Har bir ishlab chiqarish jarayonida, ayniqsa ion implantatsiyasida nuqta nuqsonlari paydo bo'lishi mumkin. Biroq, ularni aniqlash qiyin va nuqta nuqsonlarining o'zgarishi va boshqa nuqsonlar o'rtasidagi bog'liqlik ham juda murakkab.
Mikroquvurlar (MP)
Mikroquvurlar o'sish o'qi bo'ylab tarqaladigan, Burgers vektori <0001> bo'lgan ichi bo'sh vintli dislokatsiyalardir. Mikrotubalarning diametri mikronning bir qismidan o'nlab mikrongacha. Mikrotubalar SiC gofretlari yuzasida chuqurga o'xshash katta sirt xususiyatlarini ko'rsatadi. Odatda, mikrotubalarning zichligi taxminan 0,1 ~ 1 sm-2 ni tashkil qiladi va tijorat gofret ishlab chiqarish sifati monitoringida pasayish davom etmoqda.
Vintli dislokatsiyalar (TSD) va chekka dislokatsiyalar (TED)
SiC dagi dislokatsiyalar qurilmaning buzilishi va ishdan chiqishining asosiy manbai hisoblanadi. Ikkala vint dislokatsiyasi (TSD) va chekka dislokatsiyalar (TED) o'sish o'qi bo'ylab harakatlanadi, Burger vektorlari <0001> va 1/3<11-mos ravishda 20>.
Ikkala vint dislokatsiyasi (TSD) va chekka dislokatsiyalar (TED) substratdan gofret yuzasiga cho'zilishi va kichik chuqurga o'xshash sirt xususiyatlarini keltirib chiqarishi mumkin (4b-rasm). Odatda, chekka dislokatsiyalarning zichligi vintlardek dislokatsiyalardan taxminan 10 barobar ko'pdir. Kengaytirilgan vint dislokatsiyalari, ya'ni substratdan epilayergacha cho'zilgan, boshqa nuqsonlarga aylanishi va o'sish o'qi bo'ylab tarqalishi mumkin. davomidaSiC epitaksialo'sish, vint dislokatsiyalari stacking yoriqlariga (SF) yoki sabzi nuqsonlariga aylanadi, epilayerlardagi chekka dislokatsiyalar esa epitaksial o'sish davrida substratdan meros bo'lib qolgan bazal tekislik dislokatsiyasidan (BPD) aylanadi.
Asosiy tekislik dislokatsiyasi (BPD)
SiC bazal tekisligida joylashgan, Burgers vektori 1/3 <11-20>. BPD kamdan-kam hollarda SiC gofretlari yuzasida paydo bo'ladi. Ular odatda 1500 sm-2 zichlikdagi substratda to'plangan, epilayerdagi zichligi esa atigi 10 sm-2. Fotoluminesans (PL) yordamida BPDlarni aniqlash, 4c-rasmda ko'rsatilganidek, chiziqli xususiyatlarni ko'rsatadi. davomidaSiC epitaksialo'sish, kengaytirilgan BPDlar stacking nosozliklariga (SF) yoki chekka dislokatsiyalarga (TED) aylantirilishi mumkin.
Stacking nosozliklari (SFs)
SiC bazal tekisligining stacking ketma-ketligidagi nuqsonlar. Stacking nosozliklari epitaksial qatlamda SFlarni substratda meros qilib olish orqali paydo bo'lishi mumkin yoki bazal tekislik dislokatsiyasi (BPD) va tishli vintlar dislokatsiyasi (TSD) kengayishi va o'zgarishi bilan bog'liq bo'lishi mumkin. Odatda, SF larning zichligi 1 sm-2 dan kam bo'lib, ular 4e-rasmda ko'rsatilganidek, PL yordamida aniqlanganda uchburchak xususiyatni namoyon qiladi. Shu bilan birga, SiC da Shockley tipi va Frank tipi kabi turli xil stacking nosozliklari paydo bo'lishi mumkin, chunki samolyotlar orasidagi stacking energiya buzilishining kichik miqdori ham stacking ketma-ketligida sezilarli tartibsizlikka olib kelishi mumkin.
Yiqilish
Qulay nuqson, asosan, o'sish jarayonida reaktsiya kamerasining yuqori va yon devorlariga zarracha tushishidan kelib chiqadi, bu reaktsiya kamerasining grafit sarf materiallarini davriy parvarishlash jarayonini optimallashtirish orqali optimallashtirilishi mumkin.
Uchburchak nuqsoni
Bu 3C-SiC politipli inklyuziya bo'lib, 4g-rasmda ko'rsatilganidek, bazal tekislik yo'nalishi bo'ylab SiC epilayerining yuzasiga cho'ziladi. U epitaksial o'sish paytida SiC epilayer yuzasiga tushadigan zarralar tomonidan hosil bo'lishi mumkin. Zarrachalar epilayerga kiritilgan va o'sish jarayoniga to'sqinlik qiladi, natijada 3C-SiC politipli qo'shimchalar paydo bo'ladi, ular uchburchak mintaqaning tepalarida joylashgan zarrachalar bilan o'tkir burchakli uchburchak sirt xususiyatlarini ko'rsatadi. Ko'pgina tadqiqotlar, shuningdek, politipli qo'shimchalarning kelib chiqishini sirt chizishlari, mikrotrubalar va o'sish jarayonining noto'g'ri parametrlari bilan bog'laydi.
Sabzi nuqsoni
Sabzi nuqsoni ikki uchi TSD va SF bazal kristall tekisliklarida joylashgan, Frank tipidagi dislokatsiya bilan tugaydigan stacking nosozlik majmuasi bo‘lib, sabzi nuqsonining o‘lchami prizmatik stacking xatosi bilan bog‘liq. Bu xususiyatlarning kombinatsiyasi sabzi nuqsonining sirt morfologiyasini hosil qiladi, u 4f-rasmda ko'rsatilgandek, zichligi 1 sm-2 dan kam bo'lgan sabzi shakliga o'xshaydi. Sabzi nuqsonlari silliqlash chizishlarida, TSDlarda yoki substrat nuqsonlarida osongina hosil bo'ladi.
Chiziqlar
Chizishlar - 4h-rasmda ko'rsatilganidek, ishlab chiqarish jarayonida hosil bo'lgan SiC gofretlari yuzasida mexanik shikastlanishlar. SiC substratidagi tirnalgan joylar epilayerning o'sishiga xalaqit berishi, epilayer ichida bir qator yuqori zichlikdagi dislokatsiyalarni keltirib chiqarishi yoki tirnalgan joylar sabzi nuqsonlari shakllanishi uchun asos bo'lishi mumkin. Shuning uchun, SiC gofretlarini to'g'ri parlatish juda muhim, chunki bu tirnalishlar faol hududda paydo bo'lganda qurilmaning ishlashiga sezilarli ta'sir ko'rsatishi mumkin. qurilma.
Boshqa sirt morfologiyasi nuqsonlari
Bosqichli bunching - bu SiC epitaksial o'sish jarayonida hosil bo'lgan sirt nuqsoni bo'lib, SiC epilayer yuzasida o'tkir uchburchaklar yoki trapezoidal xususiyatlar hosil qiladi. Yuzaki chuqurliklar, bo'rtmalar va dog'lar kabi boshqa ko'plab sirt nuqsonlari mavjud. Ushbu nuqsonlar, odatda, optimallashtirilmagan o'sish jarayonlari va abraziv shikastlanishning to'liq olib tashlanmaganligi tufayli yuzaga keladi, bu esa qurilmaning ishlashiga salbiy ta'sir qiladi.
Yuborilgan vaqt: 2024 yil 05-iyun