Өсудің негізгі технологиясыSiC эпитаксиалдыматериалдар, ең алдымен, ақауларды бақылау технологиясы болып табылады, әсіресе құрылғының істен шығуына немесе сенімділіктің төмендеуіне бейім ақауларды бақылау технологиясы үшін. Эпитаксиалды өсу процесінде субстрат ақауларының эпитаксиалды қабатқа таралу механизмін, субстрат пен эпитаксиалды қабат арасындағы шекарадағы ақаулардың берілуі мен трансформация заңдарын және ақаулардың ядролану механизмін зерттеу субстрат ақаулары мен эпитаксиалды құрылымдық ақаулар арасындағы корреляцияны анықтаудың негізі болып табылады, бұл субстратты скринингтеу және эпитаксиалды процесті оңтайландыруды тиімді түрде басшылыққа ала алады.
Кемшіліктерікремний карбидінің эпитаксиалды қабаттарынегізінен екі санатқа бөлінеді: кристалдық ақаулар және беттік морфология ақаулары. Нүктелік ақаулар, бұрандалы дислокациялар, микротүтікше ақаулары, жиек дислокациялары және т.б. сияқты кристалдық ақаулар көбінесе SiC субстраттарының ақауларынан пайда болады және эпитаксиалды қабатқа таралады. Беттік морфология ақауларын микроскоп арқылы тікелей көзбен байқауға болады және олардың типтік морфологиялық сипаттамалары бар. Беттік морфология ақауларына негізінен мыналар жатады: 4-суретте көрсетілгендей, сызаттар, үшбұрышты ақау, сәбіз ақауы, құлау және бөлшектер. Эпитаксиалды процесс кезінде бөгде бөлшектер, субстрат ақаулары, беттік зақымданулар және эпитаксиалды процестің ауытқулары жергілікті сатылы ағынның өсу режиміне әсер етуі мүмкін, бұл беттік морфология ақауларына әкеледі.
1-кесте. SiC эпитаксиалды қабаттарында жиі кездесетін матрица ақауларының және беттік морфология ақауларының пайда болу себептері
Нүктелік ақаулар
Нүктелік ақаулар бір тор нүктесіндегі немесе бірнеше тор нүктелеріндегі бос орындар немесе саңылаулар арқылы пайда болады және олардың кеңістіктік кеңеюі болмайды. Нүктелік ақаулар әрбір өндіріс процесінде, әсіресе иондық имплантацияда пайда болуы мүмкін. Дегенмен, оларды анықтау қиын, және нүктелік ақаулардың трансформациясы мен басқа ақаулар арасындағы байланыс та өте күрделі.
Микроқұбырлар (MP)
Микротүтікшелер - өсу осі бойымен таралатын қуыс бұрандалы дислокациялар, Бургерс векторы <0001>. Микротүтікшелердің диаметрі микронның бір бөлігінен ондаған микронға дейін ауытқиды. Микротүтікшелер SiC пластиналарының бетінде үлкен шұңқыр тәрізді беткі белгілерді көрсетеді. Әдетте, микротүтікшелердің тығыздығы шамамен 0,1 ~ 1 см-2 құрайды және коммерциялық пластина өндірісінің сапасын бақылауда төмендей береді.
Бұрандалы дислокациялар (TSD) және жиек дислокациялары (TED)
SiC-дегі дислокациялар құрылғының тозуы мен істен шығуының негізгі көзі болып табылады. Бұрандалы дислокациялар (BSD) және шеткі дислокациялар (TED) өсу осі бойымен өтеді, Бургерс векторлары сәйкесінше <0001> және 1/3<11–20> болады.
Бұрандалы дислокациялар (БДД) және жиек дислокациялары (БДД) субстраттан пластина бетіне дейін созылып, кішкентай шұңқыр тәрізді беттік ерекшеліктерді тудыруы мүмкін (4b-сурет). Әдетте, жиек дислокацияларының тығыздығы бұрандалы дислокациялардың тығыздығынан шамамен 10 есе көп. Ұзартылған бұрандалы дислокациялар, яғни субстраттан эпиқабатқа дейін созылып, басқа ақауларға айналуы және өсу осі бойымен таралуы мүмкін.SiC эпитаксиалдыөсу кезінде бұрандалы дислокациялар қабаттасу ақауларына (ҚА) немесе сәбіз ақауларына айналады, ал эпитаксиалды өсу кезінде субстраттан мұраға қалған базальды жазықтық дислокацияларынан (БЖД) айналатындығы көрсетілген.
Негізгі жазықтық дислокациясы (БЖД)
SiC базальды жазықтығында орналасқан, Burgers векторы 1/3 <11–20>. SiC пластиналарының бетінде BPD сирек кездеседі. Олар әдетте тығыздығы 1500 см-2 болатын субстратта шоғырланған, ал эпилятордағы тығыздығы шамамен 10 см-2 құрайды. Фотолюминесценция (PL) көмегімен BPD анықтау 4c-суретте көрсетілгендей сызықтық ерекшеліктерді көрсетеді. КезіндеSiC эпитаксиалдыөсу кезінде кеңейтілген BPD қабаттасу ақауларына (SF) немесе жиек дислокацияларына (TED) айналуы мүмкін.
Қабаттастыру ақаулары (ҚА)
SiC базальды жазықтығының қабаттасу тізбегіндегі ақаулар. Қабаттасу ақаулары эпитаксиалды қабатта субстратта SF мұрагерлігі арқылы пайда болуы мүмкін немесе базальды жазықтық дислокацияларының (BPD) және бұрандалы бұрандалы дислокациялардың (TSD) кеңеюі мен трансформациясымен байланысты болуы мүмкін. Әдетте, SF тығыздығы 1 см-2-ден аз, және олар 4e суретте көрсетілгендей, PL көмегімен анықталған кезде үшбұрышты ерекшелік көрсетеді. Дегенмен, SiC-де Шокли типі және Франк типі сияқты әртүрлі қабаттасу ақаулары пайда болуы мүмкін, себебі жазықтықтар арасындағы қабаттасу энергиясының бұзылуының аз мөлшері де қабаттасу тізбегінде айтарлықтай біркелкісіздікке әкелуі мүмкін.
Құлау
Құлау ақауы негізінен өсу процесінде реакция камерасының жоғарғы және бүйір қабырғаларына бөлшектердің түсуінен туындайды, оны реакция камерасының графит шығын материалдарын мерзімді техникалық қызмет көрсету процесін оңтайландыру арқылы оңтайландыруға болады.
Үшбұрышты ақау
Бұл 4g-суретте көрсетілгендей, SiC эпителий қабатының бетіне базальды жазықтық бағыты бойынша созылатын 3C-SiC политипті қосынды. Ол эпитаксиалды өсу кезінде SiC эпителий қабатының бетіне түсетін бөлшектерден пайда болуы мүмкін. Бөлшектер эпителий қабатына еніп, өсу процесіне кедергі келтіреді, нәтижесінде үшбұрышты аймақтың төбелерінде орналасқан бөлшектермен үшкір бұрышты үшбұрышты беткі ерекшеліктерді көрсететін 3C-SiC политипті қосындылар пайда болады. Көптеген зерттеулер политипті қосындылардың пайда болуын беткі сызаттармен, микротүтікшелермен және өсу процесінің дұрыс емес параметрлерімен байланыстырды.
Сәбіз ақауы
Сәбіз ақауы - екі ұшы TSD және SF базальды кристалдық жазықтықтарында орналасқан, Франк типті дислокациямен аяқталатын қабаттасу ақаулық кешені, ал сәбіз ақауының мөлшері призмалық қабаттасу ақаулығымен байланысты. Осы белгілердің үйлесімі сәбіз ақауының беткі морфологиясын құрайды, ол 4f-суретте көрсетілгендей, тығыздығы 1 см-2-ден аз сәбіз пішініне ұқсайды. Сәбіз ақаулары жылтырату сызаттарында, TSD-де немесе субстрат ақауларында оңай пайда болады.
Сызаттар
Сызаттар - 4h суретте көрсетілгендей, өндіріс процесінде пайда болған SiC пластиналарының бетіндегі механикалық зақымдар. SiC негізіндегі сызаттар эпилятордың өсуіне кедергі келтіруі, эпилятордың ішінде жоғары тығыздықтағы бірқатар шығып кетулерді тудыруы немесе сызаттар сәбіз ақауларының пайда болуына негіз болуы мүмкін. Сондықтан, SiC пластиналарын дұрыс жылтырату өте маңызды, себебі бұл сызаттар құрылғының белсенді аймағында пайда болған кезде құрылғының жұмысына айтарлықтай әсер етуі мүмкін.
Басқа беткі морфологиялық ақаулар
Баспалдақ тәрізді шоғырлану – SiC эпитаксиалды өсу процесінде пайда болатын беттік ақау, ол SiC эпитаксиалды қабатының бетінде доғал үшбұрыштарды немесе трапеция тәрізді ерекшеліктерді тудырады. Беттік шұңқырлар, кедір-бұдырлар және дақтар сияқты басқа да көптеген беттік ақаулар бар. Бұл ақаулар әдетте оңтайландырылмаған өсу процестерінен және жылтырату зақымдарын толық алып тастаудан туындайды, бұл құрылғының жұмысына кері әсер етеді.
Жарияланған уақыты: 05.06.2024