ဆီလီကွန်ကာဗိုက် epitaxial အလွှာရဲ့ ချို့ယွင်းချက်တွေက ဘာတွေလဲ

ကြီးထွားမှုအတွက် အဓိကနည်းပညာSiC epitaxialပစ္စည်းများသည် ပထမဦးစွာ ချို့ယွင်းချက်ထိန်းချုပ်မှုနည်းပညာဖြစ်ပြီး၊ အထူးသဖြင့် စက်ပစ္စည်းချို့ယွင်းမှု သို့မဟုတ် ယုံကြည်စိတ်ချရမှု ယိုယွင်းပျက်စီးခြင်းဖြစ်နိုင်ခြေရှိသော ချို့ယွင်းချက်ထိန်းချုပ်မှုနည်းပညာအတွက်ဖြစ်သည်။ epitaxial ကြီးထွားမှုလုပ်ငန်းစဉ်အတွင်း epitaxial အလွှာထဲသို့ ကျယ်ပြန့်သော substrate ချို့ယွင်းချက်များ၏ ယန္တရား၊ substrate နှင့် epitaxial အလွှာကြားရှိ မျက်နှာပြင်တွင် ချို့ယွင်းချက်များ၏ လွှဲပြောင်းခြင်းနှင့် အသွင်ပြောင်းခြင်းဥပဒေများနှင့် ချို့ယွင်းချက်များ၏ nucleation ယန္တရားတို့သည် substrate ချို့ယွင်းချက်များနှင့် epitaxial ဖွဲ့စည်းပုံဆိုင်ရာ ချို့ယွင်းချက်များအကြား ဆက်စပ်မှုကို ရှင်းလင်းစေရန် အခြေခံဖြစ်ပြီး၊ ၎င်းသည် substrate screening နှင့် epitaxial လုပ်ငန်းစဉ် အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင် လုပ်ဆောင်ခြင်းကို ထိရောက်စွာ လမ်းညွှန်ပေးနိုင်ပါသည်။

ချို့ယွင်းချက်များဆီလီကွန်ကာဗိုက် epitaxial အလွှာများအဓိကအားဖြင့် အမျိုးအစားနှစ်ခုခွဲခြားထားသည်- ပုံဆောင်ခဲချို့ယွင်းချက်များနှင့် မျက်နှာပြင်ပုံသဏ္ဍာန်ချို့ယွင်းချက်များ။ အစက်အပြောက်ချို့ယွင်းချက်များ၊ ဝက်အူအဆစ်လွဲခြင်း၊ မိုက်ခရိုတူးဘူးချို့ယွင်းချက်များ၊ အနားအဆစ်လွဲခြင်း စသည်တို့အပါအဝင် ပုံဆောင်ခဲချို့ယွင်းချက်များသည် SiC အောက်ခံများပေါ်ရှိ ချို့ယွင်းချက်များမှ အများအားဖြင့် စတင်ပေါ်ပေါက်လာပြီး epitaxial အလွှာထဲသို့ ပျံ့နှံ့သွားသည်။ မျက်နှာပြင်ပုံသဏ္ဍာန်ချို့ယွင်းချက်များကို မိုက်ခရိုစကုပ်ကို အသုံးပြု၍ သာမန်မျက်စိဖြင့် တိုက်ရိုက်ကြည့်ရှုနိုင်ပြီး ပုံမှန်ပုံသဏ္ဍာန်ဝိသေသလက္ခဏာများရှိသည်။ မျက်နှာပြင်ပုံသဏ္ဍာန်ချို့ယွင်းချက်များတွင် အဓိကအားဖြင့်- ပုံ ၄ တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း ခြစ်ရာ၊ တြိဂံချို့ယွင်းချက်၊ မုန်လာဥချို့ယွင်းချက်၊ ကျဆင်းခြင်းနှင့် အမှုန်များ ပါဝင်သည်။ epitaxial လုပ်ငန်းစဉ်အတွင်း ပြင်ပအမှုန်များ၊ အောက်ခံချို့ယွင်းချက်များ၊ မျက်နှာပြင်ပျက်စီးခြင်းနှင့် epitaxial လုပ်ငန်းစဉ်သွေဖည်မှုများသည် ဒေသတွင်းခြေလှမ်းစီးဆင်းမှုကြီးထွားမှုပုံစံကို သက်ရောက်မှုရှိနိုင်ပြီး မျက်နှာပြင်ပုံသဏ္ဍာန်ချို့ယွင်းချက်များကို ဖြစ်ပေါ်စေနိုင်သည်။

ဇယား ၁။ SiC epitaxial အလွှာများတွင် အဖြစ်များသော matrix ချို့ယွင်းချက်များနှင့် မျက်နှာပြင် morphology ချို့ယွင်းချက်များ ဖွဲ့စည်းရခြင်း၏ အကြောင်းရင်းများ

 

အချက်ချို့ယွင်းချက်များ

အမှတ်ချို့ယွင်းချက်များကို တစ်ခုတည်းသော ကွက်တိကွက်လပ် သို့မဟုတ် ကွက်တိကွက်လပ်များစွာရှိ လစ်လပ်နေရာများ သို့မဟုတ် ကွာဟချက်များမှ ဖွဲ့စည်းထားပြီး ၎င်းတို့တွင် နေရာတိုးချဲ့မှု မရှိပါ။ အမှတ်ချို့ယွင်းချက်များသည် ထုတ်လုပ်မှုလုပ်ငန်းစဉ်တိုင်းတွင် အထူးသဖြင့် အိုင်းယွန်းထည့်သွင်းမှုတွင် ဖြစ်ပွားနိုင်သည်။ သို့သော် ၎င်းတို့ကို ရှာဖွေတွေ့ရှိရန် ခက်ခဲပြီး အမှတ်ချို့ယွင်းချက်များ၏ အသွင်ပြောင်းမှုနှင့် အခြားချို့ယွင်းချက်များအကြား ဆက်နွယ်မှုသည်လည်း အတော်လေး ရှုပ်ထွေးပါသည်။

 

မိုက်ခရိုပိုက်များ (MP)

မိုက်ခရိုပိုက်များသည် Burgers vector <0001> ဖြင့် ကြီးထွားမှုဝင်ရိုးတစ်လျှောက် ပျံ့နှံ့သွားသော အခေါင်းပါ ဝက်အူအပေါက်များဖြစ်သည်။ မိုက်ခရိုပြွန်များ၏ အချင်းသည် မိုက်ခရွန်၏ အစိတ်အပိုင်းအနည်းငယ်မှ မိုက်ခရွန်ဆယ်ဂဏန်းအထိ ရှိသည်။ မိုက်ခရိုပြွန်များသည် SiC ဝေဖာများ၏ မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် ကြီးမားသော တွင်းကဲ့သို့သော မျက်နှာပြင်လက္ခဏာများကို ပြသသည်။ ပုံမှန်အားဖြင့် မိုက်ခရိုပြွန်များ၏ သိပ်သည်းဆသည် 0.1~1cm-2 ခန့်ရှိပြီး စီးပွားဖြစ် ဝေဖာထုတ်လုပ်မှု အရည်အသွေး စောင့်ကြည့်ခြင်းတွင် ဆက်လက်လျော့ကျသွားသည်။

 

ဝက်အူအဆစ်လွဲခြင်း (TSD) နှင့် အနားစွန်းလွဲခြင်း (TED)

SiC ရှိ နေရာရွေ့ခြင်းသည် စက်ပစ္စည်း ယိုယွင်းပျက်စီးခြင်းနှင့် ပျက်ကွက်ခြင်း၏ အဓိကအရင်းအမြစ်ဖြစ်သည်။ screw နေရာရွေ့ခြင်း (TSD) နှင့် edge နေရာရွေ့ခြင်း (TED) နှစ်မျိုးလုံးသည် ကြီးထွားမှုဝင်ရိုးတစ်လျှောက်တွင် ပြေးသွားပြီး၊ Burgers vector များသည် <0001> နှင့် 1/3<11–20> အသီးသီးရှိသည်။

screw dislocations (TSD) နှင့် edge dislocations (TED) နှစ်မျိုးလုံးသည် substrate မှ wafer မျက်နှာပြင်သို့ တိုးချဲ့နိုင်ပြီး pit ကဲ့သို့သော မျက်နှာပြင်အင်္ဂါရပ်ငယ်များကို ယူဆောင်လာနိုင်သည် (ပုံ ၄ခ)။ ပုံမှန်အားဖြင့် edge dislocations ၏ သိပ်သည်းဆသည် screw dislocations ထက် ၁၀ ဆခန့်ရှိသည်။ Extended screw dislocations၊ ဆိုလိုသည်မှာ substrate မှ epilayer အထိ တိုးချဲ့ခြင်းသည် အခြားချို့ယွင်းချက်များအဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲသွားနိုင်ပြီး ကြီးထွားမှုဝင်ရိုးတစ်လျှောက် ပျံ့နှံ့သွားနိုင်သည်။SiC epitaxialကြီးထွားမှုတွင် screw dislocations များသည် stacking faults (SF) သို့မဟုတ် carrot defects များအဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲသွားပြီး၊ epilayers ရှိ edge dislocations များသည် epitaxial growth အတွင်း substrate မှ အမွေဆက်ခံလာသော basal plane dislocations (BPDs) မှ ပြောင်းလဲသွားကြောင်း ပြသထားသည်။

 

အခြေခံပြားအဆစ်လွဲခြင်း (BPD)

SiC အခြေခံ မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် တည်ရှိပြီး Burgers vector 1/3 <11–20> ရှိသည်။ BPD များသည် SiC wafers များ၏ မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် ရှားရှားပါးပါးသာ ပေါ်လာလေ့ရှိသည်။ ၎င်းတို့သည် သိပ်သည်းဆ 1500 cm-2 ရှိသော substrate ပေါ်တွင် စုစည်းနေလေ့ရှိပြီး epilayer တွင် ၎င်းတို့၏ သိပ်သည်းဆမှာ 10 cm-2 ခန့်သာရှိသည်။ photoluminescence (PL) ကို အသုံးပြု၍ BPD များကို ထောက်လှမ်းခြင်းသည် ပုံ ၄ဂ တွင် ပြထားသည့်အတိုင်း linear features များကို ပြသသည်။SiC epitaxialကြီးထွားလာသောအခါ၊ တိုးချဲ့ထားသော BPD များကို stacking faults (SF) သို့မဟုတ် edge dislocations (TED) အဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲနိုင်သည်။

 

အစုလိုက် ချို့ယွင်းချက်များ (SFs)

SiC အခြေခံ မျက်နှာပြင်၏ stacking sequence တွင် ချို့ယွင်းချက်များ။ Stacking fault များသည် substrate တွင် SF များကို အမွေဆက်ခံခြင်းဖြင့် epitaxial layer တွင် ပေါ်လာနိုင်သည်၊ သို့မဟုတ် basal plane dislocations (BPDs) နှင့် threading screw dislocations (TSDs) များ၏ extension နှင့် transformation နှင့် ဆက်စပ်နိုင်သည်။ ယေဘုယျအားဖြင့် SF များ၏ density သည် 1 cm-2 ထက်နည်းပြီး Figure 4e တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း PL ကို အသုံးပြု၍ တွေ့ရှိသောအခါ ၎င်းတို့သည် triangular feature ကိုပြသသည်။ သို့သော်၊ SiC တွင် Shockley အမျိုးအစားနှင့် Frank အမျိုးအစားကဲ့သို့သော stacking fault အမျိုးအစားအမျိုးမျိုးကို ဖွဲ့စည်းနိုင်သည်၊ အဘယ်ကြောင့်ဆိုသော် planes များအကြား stacking energy disorder အနည်းငယ်ပင် stacking sequence တွင် သိသာထင်ရှားသော irregularity ကို ဖြစ်စေနိုင်သောကြောင့်ဖြစ်သည်။

 

ကျဆုံးခြင်း

ကျဆင်းမှုချို့ယွင်းချက်သည် အဓိကအားဖြင့် ကြီးထွားမှုလုပ်ငန်းစဉ်အတွင်း ဓာတ်ပြုခန်း၏ အပေါ်ဘက်နှင့် ဘေးနံရံများတွင် အမှုန်များကျဆင်းခြင်းမှ စတင်ပြီး၊ ဓာတ်ပြုခန်းဂရပ်ဖိုက်စားသုံးနိုင်သောပစ္စည်းများ၏ ပုံမှန်ပြုပြင်ထိန်းသိမ်းမှုလုပ်ငန်းစဉ်ကို အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ခြင်းဖြင့် အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်ပြုလုပ်နိုင်သည်။

 

တြိဂံပုံချို့ယွင်းချက်

၎င်းသည် ပုံ ၄g တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း basal plane direction တစ်လျှောက် SiC epilayer ၏မျက်နှာပြင်သို့ တိုးချဲ့သွားသော 3C-SiC polytype inclusion တစ်ခုဖြစ်သည်။ epitaxial growth အတွင်း SiC epilayer ၏မျက်နှာပြင်ပေါ်ရှိ ကျဆင်းနေသော အမှုန်များကြောင့် ဖြစ်ပေါ်လာနိုင်သည်။ အမှုန်များသည် epilayer တွင် နစ်မြုပ်နေပြီး ကြီးထွားမှုလုပ်ငန်းစဉ်ကို အနှောင့်အယှက်ဖြစ်စေကာ 3C-SiC polytype inclusions များကို ဖြစ်ပေါ်စေပြီး တြိဂံဒေသ၏ အထွတ်အထိပ်များတွင် တည်ရှိသော အမှုန်များနှင့်အတူ ထက်မြက်သောထောင့်တြိဂံမျက်နှာပြင်အင်္ဂါရပ်များကို ပြသသည်။ လေ့လာမှုများစွာက polytype inclusions များ၏ မူလအစကို မျက်နှာပြင်ခြစ်ရာများ၊ micropipes များနှင့် ကြီးထွားမှုလုပ်ငန်းစဉ်၏ မသင့်လျော်သော parameters များကြောင့်ဟုလည်း ယူဆခဲ့ကြသည်။

 

မုန်လာဥနီချို့ယွင်းချက်

carrot defect ဆိုသည်မှာ TSD နှင့် SF basal crystal planes များတွင် အဆုံးနှစ်ခုတည်ရှိပြီး Frank-type dislocation ဖြင့် အဆုံးသတ်ထားသော stacking fault complex တစ်ခုဖြစ်ပြီး၊ carrot defect ၏ အရွယ်အစားသည် prismatic stacking fault နှင့် ဆက်စပ်နေသည်။ ဤအင်္ဂါရပ်များပေါင်းစပ်ခြင်းသည် carrot defect ၏ မျက်နှာပြင် morphology ကို ဖွဲ့စည်းပေးပြီး ပုံ ၄f တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း 1 cm-2 အောက် သိပ်သည်းဆရှိသော carrot ပုံသဏ္ဍာန်ကဲ့သို့ ထင်ရသည်။ carrot defect များသည် polishing ခြစ်ရာများ၊ TSD များ သို့မဟုတ် substrate defect များတွင် အလွယ်တကူ ဖြစ်ပေါ်လေ့ရှိသည်။

 

ခြစ်ရာများ

ပုံ ၄ဇ တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း ထုတ်လုပ်မှုလုပ်ငန်းစဉ်အတွင်း ဖွဲ့စည်းထားသော SiC ဝေဖာများ၏ မျက်နှာပြင်ပေါ်ရှိ စက်ပိုင်းဆိုင်ရာပျက်စီးမှုများဖြစ်သည်။ SiC အောက်ခံပေါ်ရှိ ခြစ်ရာများသည် အပေါ်ယံလွှာ၏ ကြီးထွားမှုကို အနှောင့်အယှက်ဖြစ်စေနိုင်ပြီး အပေါ်ယံလွှာအတွင်း သိပ်သည်းဆမြင့်မားသော အဆစ်လွဲခြင်းများကို ဖြစ်ပေါ်စေနိုင်သည် သို့မဟုတ် ခြစ်ရာများသည် မုန်လာဥနီချို့ယွင်းချက်များ ဖွဲ့စည်းခြင်း၏ အခြေခံဖြစ်လာနိုင်သည်။ ထို့ကြောင့် SiC ဝေဖာများကို သင့်လျော်စွာ ඔප දැමීමရန် အရေးကြီးပါသည်၊ အဘယ်ကြောင့်ဆိုသော် ဤခြစ်ရာများသည် စက်ပစ္စည်း၏ တက်ကြွသောနေရာတွင် ပေါ်လာသောအခါ စက်ပစ္စည်း၏ စွမ်းဆောင်ရည်ကို သိသာထင်ရှားစွာ သက်ရောက်မှုရှိနိုင်သောကြောင့်ဖြစ်သည်။

 

အခြား မျက်နှာပြင်ပုံသဏ္ဍာန် ချို့ယွင်းချက်များ

အဆင့်ဆင့်စုပုံခြင်းသည် SiC epitaxial ကြီးထွားမှုလုပ်ငန်းစဉ်အတွင်း ဖြစ်ပေါ်လာသော မျက်နှာပြင်ချို့ယွင်းချက်တစ်ခုဖြစ်ပြီး SiC epilayer ၏မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် obtuse triangles သို့မဟုတ် trapezoidal အင်္ဂါရပ်များကို ဖြစ်ပေါ်စေသည်။ မျက်နှာပြင်တွင်းများ၊ အဖုအထစ်များနှင့် အစွန်းအထင်းများကဲ့သို့သော အခြားမျက်နှာပြင်ချို့ယွင်းချက်များစွာရှိပါသည်။ ဤချို့ယွင်းချက်များသည် များသောအားဖြင့် အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်မလုပ်ဆောင်ထားသော ကြီးထွားမှုလုပ်ငန်းစဉ်များနှင့် ඔප දැමීමပျက်စီးမှုကို မပြီးပြတ်စွာဖယ်ရှားခြင်းကြောင့် ဖြစ်ပေါ်လာပြီး ၎င်းသည် စက်ပစ္စည်းစွမ်းဆောင်ရည်ကို ဆိုးကျိုးသက်ရောက်စေသည်။