Böyümə üçün əsas texnologiyaSiC epitaksialMateriallar, ilk növbədə, cihazın sıradan çıxmasına və ya etibarlılığının pozulmasına meylli olan qüsur nəzarəti texnologiyası üçün qüsur nəzarəti texnologiyasıdır. Epitaksial böyümə prosesi zamanı substrat qüsurlarının epitaksial təbəqəyə yayılma mexanizminin, substrat və epitaksial təbəqə arasındakı sərhəddə qüsurların ötürülmə və transformasiya qanunlarının və qüsurların nüvələşmə mexanizminin öyrənilməsi substrat qüsurları ilə epitaksial struktur qüsurları arasındakı korrelyasiyanı aydınlaşdırmaq üçün əsasdır ki, bu da substratın skrininqinə və epitaksial prosesin optimallaşdırılmasına effektiv şəkildə rəhbərlik edə bilər.
Qüsurlarısilisium karbid epitaksial təbəqələriəsasən iki kateqoriyaya bölünür: kristal qüsurları və səth morfologiyası qüsurları. Nöqtə qüsurları, vint çıxıqları, mikrotübül qüsurları, kənar çıxıqları və s. daxil olmaqla kristal qüsurları əsasən SiC substratlarında olan qüsurlardan qaynaqlanır və epitaksial təbəqəyə yayılır. Səth morfologiyası qüsurları mikroskop istifadə edərək çılpaq gözlə birbaşa müşahidə edilə bilər və tipik morfoloji xüsusiyyətlərə malikdir. Səth morfologiyası qüsurlarına əsasən Şəkil 4-də göstərildiyi kimi Cızıq, Üçbucaqlı qüsur, Yerkökü qüsuru, Yıxılma və Hissəcik daxildir. Epitaksial proses zamanı yad hissəciklər, substrat qüsurları, səth zədələnməsi və epitaksial prosesin sapmaları yerli pilləli axın böyümə rejiminə təsir göstərə bilər və nəticədə səth morfologiyası qüsurları yaranır.
Cədvəl 1. SiC epitaksial təbəqələrində ümumi matris qüsurlarının və səth morfologiyası qüsurlarının əmələ gəlmə səbəbləri
Nöqtə qüsurları
Nöqtə qüsurları tək bir qəfəs nöqtəsində və ya bir neçə qəfəs nöqtəsindəki boşluqlar və ya boşluqlar nəticəsində əmələ gəlir və onların fəza uzantısı yoxdur. Nöqtə qüsurları hər istehsal prosesində, xüsusən də ion implantasiyasında baş verə bilər. Lakin onları aşkar etmək çətindir və nöqtə qüsurlarının transformasiyası ilə digər qüsurlar arasındakı əlaqə də olduqca mürəkkəbdir.
Mikroborular (MP)
Mikroborular, böyümə oxu boyunca yayılan və Burger vektoru <0001> olan içiboş vintli dislokasiyalardır. Mikroboruların diametri mikronun bir hissəsindən onlarla mikrona qədər dəyişir. Mikroborular SiC lövhələrinin səthində böyük çuxur şəkilli səth xüsusiyyətləri göstərir. Tipik olaraq, mikroboruların sıxlığı təxminən 0,1~1 sm-2-dir və kommersiya lövhə istehsalının keyfiyyət monitorinqində azalmağa davam edir.
Vint çıxıqları (TSD) və kənar çıxıqları (TED)
SiC-dəki çıxıqlar cihazın deqradasiyasının və sıradan çıxmasının əsas mənbəyidir. Həm vint çıxıqları (TSD), həm də kənar çıxıqları (TED) böyümə oxu boyunca uzanır və Burger vektorları müvafiq olaraq <0001> və 1/3<11–20>-dir.
Həm vintli çıxıqlar (VÇD), həm də kənar çıxıqları (VÇD) substratdan lövhə səthinə qədər uzana və kiçik çuxur şəkilli səth xüsusiyyətləri yarada bilər (Şəkil 4b). Tipik olaraq, kənar çıxıqlarının sıxlığı vintli çıxıqların sıxlığından təxminən 10 dəfə çoxdur. Substratdan epilayer təbəqəsinə qədər uzanan uzadılmış vintli çıxıqlar da digər qüsurlara çevrilə və böyümə oxu boyunca yayıla bilər. ƏrzindəSiC epitaksialBöyümədə vint çıxıqları yığma qüsurlarına (SF) və ya kök qüsurlarına çevrilir, epitaksial böyümə zamanı substratdan miras qalan bazal müstəvi çıxıqlarından (BMÇ) isə epitaksial təbəqələrdə kənar çıxıqlarının çevrildiyi göstərilir.
Əsas müstəvi dislokasiyası (BMÇ)
SiC bazal müstəvisində yerləşir, Burger vektoru 1/3 <11–20>-dir. BPD-lər nadir hallarda SiC lövhələrinin səthində görünür. Onlar adətən 1500 sm-2 sıxlığı olan substratda cəmləşirlər, epilayerdəki sıxlığı isə cəmi 10 sm-2-dir. Fotolüminesans (PL) istifadə edərək BPD-lərin aşkarlanması, Şəkil 4c-də göstərildiyi kimi, xətti xüsusiyyətlər göstərir. ƏrzindəSiC epitaksialBöyümə zamanı genişlənmiş BPD-lər yığılma qüsurlarına (SF) və ya kənar çıxıqlarına (TED) çevrilə bilər.
Yığma xətaları (YX)
SiC bazal müstəvisinin yığma ardıcıllığındakı qüsurlar. Yığma qüsurları epitaksial təbəqədə substratda SF-lərin miras alınması ilə görünə bilər və ya bazal müstəvi dislokasiyalarının (BPD) və yivli vint dislokasiyalarının (TSD) genişlənməsi və transformasiyası ilə əlaqəli ola bilər. Ümumiyyətlə, SF-lərin sıxlığı 1 sm-2-dən azdır və Şəkil 4e-də göstərildiyi kimi, PL istifadə edilərək aşkar edildikdə üçbucaqlı xüsusiyyət nümayiş etdirirlər. Lakin, SiC-də Şokli tipi və Frank tipi kimi müxtəlif növ yığma qüsurları əmələ gələ bilər, çünki müstəvilər arasında yığma enerjisinin az miqdarda pozulması belə yığma ardıcıllığında əhəmiyyətli dərəcədə nizamsızlığa səbəb ola bilər.
Düşmə
Düşüş qüsuru əsasən böyümə prosesi zamanı reaksiya kamerasının yuxarı və yan divarlarına hissəciklərin düşməsindən qaynaqlanır və bu, reaksiya kamerasının qrafit istehlak materiallarının dövri texniki xidmət prosesini optimallaşdırmaqla optimallaşdırıla bilər.
Üçbucaqlı qüsur
Şəkil 4g-də göstərildiyi kimi, bu, bazal müstəvi istiqamətində SiC epilayerinin səthinə qədər uzanan 3C-SiC politip daxiletməsidir. Epitaksial böyümə zamanı SiC epilayerinin səthinə düşən hissəciklər tərəfindən əmələ gələ bilər. Hissəciklər epilayerin içinə yerləşdirilir və böyümə prosesinə müdaxilə edir, nəticədə üçbucaqlı bölgənin təpələrində yerləşən hissəciklərlə iti bucaqlı üçbucaqlı səth xüsusiyyətləri göstərən 3C-SiC politip daxiletmələri yaranır. Bir çox tədqiqatlar həmçinin politip daxiletmələrinin mənşəyini səth cızıqları, mikroborular və böyümə prosesinin düzgün olmayan parametrləri ilə əlaqələndirir.
Yerkökü qüsuru
Yerkökü qüsuru, iki ucu TSD və SF bazal kristal müstəvilərində yerləşən, Frank tipli dislokasiya ilə bitən yığma qüsuru kompleksidir və yerkökü qüsurunun ölçüsü prizmatik yığma qüsuru ilə əlaqəlidir. Bu xüsusiyyətlərin birləşməsi, Şəkil 4f-də göstərildiyi kimi, sıxlığı 1 sm-2-dən az olan yerkökü formasına bənzəyən yerkökü qüsurunun səth morfologiyasını təşkil edir. Yerkökü qüsurları cilalama cızıqlarında, TSD-lərdə və ya substrat qüsurlarında asanlıqla əmələ gəlir.
Cızıqlar
Cızıqlar, Şəkil 4h-də göstərildiyi kimi, istehsal prosesi zamanı SiC lövhələrinin səthində əmələ gələn mexaniki zədələrdir. SiC substratındakı cızıqlar epitel təbəqəsinin böyüməsinə mane ola bilər, epitel təbəqəsi daxilində bir sıra yüksək sıxlıqlı çıxıqlar yarada bilər və ya cızıqlar kök qüsurlarının əmələ gəlməsi üçün əsas ola bilər. Buna görə də, SiC lövhələrini düzgün cilalamaq vacibdir, çünki bu cızıqlar cihazın aktiv sahəsində göründükdə cihazın işinə əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərə bilər.
Digər səth morfologiyası qüsurları
Pilləkən dəstəsi, SiC epitaksial böyümə prosesi zamanı əmələ gələn və SiC epitaksial təbəqəsinin səthində küt üçbucaqlar və ya trapesiya formalı xüsusiyyətlər yaradan səth qüsurudur. Səth çuxurları, qabarcıqlar və ləkələr kimi bir çox başqa səth qüsurları da mövcuddur. Bu qüsurlar adətən optimallaşdırılmamış böyümə prosesləri və cilalama zədələrinin natamam aradan qaldırılması nəticəsində yaranır ki, bu da cihazın işinə mənfi təsir göstərir.
Yazı vaxtı: 05 iyun 2024