ზრდის ძირითადი ტექნოლოგიაSiC ეპიტაქსიურიმასალები, პირველ რიგში, დეფექტების კონტროლის ტექნოლოგიაა, განსაკუთრებით დეფექტების კონტროლის ტექნოლოგიისთვის, რომელიც მიდრეკილია მოწყობილობის გაუმართაობის ან საიმედოობის გაუარესებისკენ. ეპიტაქსიური ზრდის პროცესის დროს ეპიტაქსიურ ფენაში სუბსტრატის დეფექტების გავრცელების მექანიზმის, სუბსტრატსა და ეპიტაქსიურ ფენას შორის ინტერფეისზე დეფექტების გადაცემისა და ტრანსფორმაციის კანონების და დეფექტების ბირთვის წარმოქმნის მექანიზმის შესწავლა წარმოადგენს სუბსტრატის დეფექტებსა და ეპიტაქსიურ სტრუქტურულ დეფექტებს შორის კორელაციის გარკვევის საფუძველს, რაც ეფექტურად წარმართავს სუბსტრატის სკრინინგს და ეპიტაქსიური პროცესის ოპტიმიზაციას.
დეფექტებისილიციუმის კარბიდის ეპიტაქსიური ფენებიძირითადად ორ კატეგორიად იყოფა: კრისტალური დეფექტები და ზედაპირული მორფოლოგიის დეფექტები. კრისტალური დეფექტები, მათ შორის წერტილოვანი დეფექტები, ხრახნიანი დისლოკაციები, მიკრომილაკების დეფექტები, კიდის დისლოკაციები და ა.შ., ძირითადად SiC სუბსტრატების დეფექტებიდან წარმოიქმნება და ეპიტაქსიურ ფენაში დიფუზირდება. ზედაპირული მორფოლოგიის დეფექტების დაკვირვება მიკროსკოპის გამოყენებით შეუიარაღებელი თვალითაც შესაძლებელია და მათ ტიპიური მორფოლოგიური მახასიათებლები აქვთ. ზედაპირული მორფოლოგიის დეფექტები ძირითადად მოიცავს: ნაკაწრს, სამკუთხა დეფექტს, სტაფილოს დეფექტს, ვარდნას და ნაწილაკს, როგორც ეს ნაჩვენებია ნახაზ 4-ში. ეპიტაქსიური პროცესის დროს, უცხო ნაწილაკებმა, სუბსტრატის დეფექტებმა, ზედაპირულმა დაზიანებამ და ეპიტაქსიური პროცესის გადახრებმა შეიძლება გავლენა მოახდინოს ადგილობრივი საფეხუროვანი ნაკადის ზრდის რეჟიმზე, რაც იწვევს ზედაპირული მორფოლოგიის დეფექტებს.
ცხრილი 1. SiC ეპიტაქსიურ ფენებში მატრიცული დეფექტებისა და ზედაპირული მორფოლოგიური დეფექტების ფორმირების მიზეზები
წერტილოვანი დეფექტები
წერტილოვანი დეფექტები წარმოიქმნება ვაკანსიებით ან ნაპრალებით ბადის ერთ ან რამდენიმე წერტილში და მათ არ აქვთ სივრცითი გაფართოება. წერტილოვანი დეფექტები შეიძლება წარმოიშვას ყველა წარმოების პროცესში, განსაკუთრებით იონური იმპლანტაციის დროს. თუმცა, მათი აღმოჩენა რთულია და წერტილოვანი დეფექტების ტრანსფორმაციასა და სხვა დეფექტებს შორის კავშირიც საკმაოდ რთულია.
მიკრომილები (MP)
მიკრომილები ღრუ ხრახნიანი დისლოკაციებია, რომლებიც ზრდის ღერძის გასწვრივ ვრცელდება, ბურგერის ვექტორით <0001>. მიკრომილების დიამეტრი მიკრონის მცირე ნაწილიდან ათობით მიკრონამდე მერყეობს. მიკრომილები SiC ვაფლების ზედაპირზე დიდ ორმოს მსგავს ზედაპირულ ნიშნებს ავლენენ. როგორც წესი, მიკრომილების სიმკვრივე დაახლოებით 0.1~1 სმ-2-ია და კომერციული ვაფლის წარმოების ხარისხის მონიტორინგის დროს აგრძელებს შემცირებას.
ხრახნიანი დისლოკაციები (TSD) და კიდის დისლოკაციები (TED)
SiC-ში დისლოკაციები მოწყობილობის დეგრადაციისა და გაუმართაობის მთავარი წყაროა. როგორც ხრახნიანი დისლოკაციები (TSD), ასევე კიდის დისლოკაციები (TED) ზრდის ღერძის გასწვრივ მიემართება, შესაბამისად, ბურგერის ვექტორებით <0001> და 1/3<11–20>.
როგორც ხრახნიანი დისლოკაციები (TSD), ასევე კიდის დისლოკაციები (TED) შეიძლება გავრცელდეს სუბსტრატიდან ვაფლის ზედაპირამდე და გამოიწვიოს მცირე ორმოს მსგავსი ზედაპირის მახასიათებლები (სურათი 4b). როგორც წესი, კიდის დისლოკაციების სიმკვრივე დაახლოებით 10-ჯერ აღემატება ხრახნიანი დისლოკაციების სიმკვრივეს. გაფართოებული ხრახნიანი დისლოკაციები, ანუ სუბსტრატიდან ეპიშრემდე გავრცელებულები, ასევე შეიძლება გარდაიქმნას სხვა დეფექტებად და გავრცელდეს ზრდის ღერძის გასწვრივ.SiC ეპიტაქსიურიზრდის პროცესში, ხრახნიანი დისლოკაციები გარდაიქმნება დაწყობის რღვევებად (SF) ან სტაფილოსებრ დეფექტებად, ხოლო ეპიშრეებში კიდის დისლოკაციები გარდაიქმნება ბაზალური სიბრტყის დისლოკაციებიდან (BPD), რომლებიც მემკვიდრეობით მიიღეს სუბსტრატიდან ეპიტაქსიური ზრდის დროს.
ძირითადი სიბრტყის დისლოკაცია (BPD)
განლაგებულია SiC ბაზალურ სიბრტყეზე, ბურგერის ვექტორით 1/3 <11–20>. BPD-ები იშვიათად ჩნდებიან SiC ვაფლების ზედაპირზე. ისინი, როგორც წესი, კონცენტრირებულია სუბსტრატზე 1500 სმ-2 სიმკვრივით, ხოლო ეპიშრეში მათი სიმკვრივე მხოლოდ დაახლოებით 10 სმ-2-ია. BPD-ების აღმოჩენა ფოტოლუმინესცენციის (PL) გამოყენებით აჩვენებს წრფივ მახასიათებლებს, როგორც ეს ნაჩვენებია ნახაზ 4c-ზე.SiC ეპიტაქსიურიზრდის გამო, გაფართოებული BPD-ები შეიძლება გარდაიქმნას დაწყობის რღვევებად (SF) ან კიდის დისლოკაციებად (TED).
დაწყობის ხარვეზები (SF)
SiC ბაზალური სიბრტყის დაწყობის თანმიმდევრობის დეფექტები. დაწყობის დეფექტები შეიძლება გამოვლინდეს ეპიტაქსიურ ფენაში სუბსტრატში შრეობრივი დისლოკაციების მემკვიდრეობით მიღებით, ან დაკავშირებული იყოს ბაზალური სიბრტყის დისლოკაციების (BPD) და ხრახნიანი ხრახნიანი დისლოკაციების (TSD) გაფართოებასთან და ტრანსფორმაციასთან. ზოგადად, შრეობრივი დისლოკაციების სიმკვრივე 1 სმ-2-ზე ნაკლებია და PL-ის გამოყენებით აღმოჩენისას ისინი ავლენენ სამკუთხა მახასიათებელს, როგორც ეს ნაჩვენებია ნახაზ 4e-ზე. თუმცა, SiC-ში შეიძლება ჩამოყალიბდეს დაწყობის დეფექტების სხვადასხვა ტიპი, როგორიცაა შოკლის ტიპი და ფრენკის ტიპი, რადგან სიბრტყეებს შორის დაწყობის ენერგიის მცირე რაოდენობამაც კი შეიძლება გამოიწვიოს დაწყობის თანმიმდევრობის მნიშვნელოვანი არარეგულარულობა.
დაცემა
დაცემის დეფექტი ძირითადად წარმოიქმნება რეაქციის კამერის ზედა და გვერდით კედლებზე ნაწილაკების ვარდნისგან ზრდის პროცესის დროს, რომლის ოპტიმიზაცია შესაძლებელია რეაქციის კამერის გრაფიტის სახარჯი მასალების პერიოდული მოვლა-პატრონობის პროცესის ოპტიმიზაციით.
სამკუთხა დეფექტი
ეს არის 3C-SiC პოლიტიპური ჩანართი, რომელიც ვრცელდება SiC ეპიშრის ზედაპირზე ბაზალური სიბრტყის მიმართულებით, როგორც ეს ნაჩვენებია ნახაზ 4g-ზე. ის შეიძლება წარმოიქმნას ეპიტაქსიური ზრდის დროს SiC ეპიშრის ზედაპირზე ცვენილი ნაწილაკების შედეგად. ნაწილაკები ჩანერგილია ეპიშრეში და ხელს უშლის ზრდის პროცესს, რაც იწვევს 3C-SiC პოლიტიპური ჩანართების წარმოქმნას, რომლებიც ავლენენ მკვეთრი კუთხის სამკუთხა ზედაპირის მახასიათებლებს, ნაწილაკებით, რომლებიც განლაგებულია სამკუთხა რეგიონის წვეროებში. მრავალმა კვლევამ ასევე მიაწერა პოლიტიპური ჩანართების წარმოშობა ზედაპირულ ნაკაწრებს, მიკრომილებს და ზრდის პროცესის არასწორ პარამეტრებს.
სტაფილოს დეფექტი
სტაფილოს დეფექტი არის დასტისებური რღვევის კომპლექსი, რომლის ორი ბოლო მდებარეობს TSD და SF ბაზალურ კრისტალურ სიბრტყეებზე, მთავრდება ფრანკის ტიპის დისლოკაციით და სტაფილოს დეფექტის ზომა დაკავშირებულია პრიზმატულ დასტისებურ რღვევასთან. ამ მახასიათებლების კომბინაცია ქმნის სტაფილოს დეფექტის ზედაპირულ მორფოლოგიას, რომელიც ჰგავს სტაფილოს ფორმას 1 სმ-2-ზე ნაკლები სიმკვრივით, როგორც ეს ნაჩვენებია ნახაზ 4f-ზე. სტაფილოს დეფექტები ადვილად წარმოიქმნება გაპრიალების ნაკაწრების, TSD-ების ან სუბსტრატის დეფექტების დროს.
ნაკაწრები
ნაკაწრები არის SiC ვაფლების ზედაპირზე მექანიკური დაზიანებები, რომლებიც წარმოიქმნება წარმოების პროცესში, როგორც ეს ნაჩვენებია ნახაზ 4h-ზე. SiC სუბსტრატზე ნაკაწრებმა შეიძლება ხელი შეუშალოს ეპიშრის ზრდას, გამოიწვიოს მაღალი სიმკვრივის დისლოკაციების რიგი ეპიშრეში, ან ნაკაწრები შეიძლება გახდეს სტაფილოსებრი დეფექტების წარმოქმნის საფუძველი. ამიტომ, კრიტიკულად მნიშვნელოვანია SiC ვაფლების სათანადოდ გაპრიალება, რადგან ამ ნაკაწრებს შეუძლიათ მნიშვნელოვანი გავლენა მოახდინონ მოწყობილობის მუშაობაზე, როდესაც ისინი ჩნდება მოწყობილობის აქტიურ არეალში.
ზედაპირის მორფოლოგიის სხვა დეფექტები
საფეხურებრივი შეკვრა არის ზედაპირული დეფექტი, რომელიც წარმოიქმნება SiC ეპიტაქსიური ზრდის პროცესის დროს, რაც იწვევს SiC ეპიშრის ზედაპირზე ბლაგვი სამკუთხედების ან ტრაპეციული მახასიათებლების წარმოქმნას. არსებობს მრავალი სხვა ზედაპირული დეფექტი, როგორიცაა ზედაპირული ორმოები, ამობურცულობები და ლაქები. ეს დეფექტები, როგორც წესი, გამოწვეულია არაოპტიმიზებული ზრდის პროცესებით და გაპრიალების დაზიანების არასრული მოცილებით, რაც უარყოფითად მოქმედებს მოწყობილობის მუშაობაზე.
გამოქვეყნების დრო: 2024 წლის 5 ივნისი