சிலிக்கான் கார்பைடு எபிடாக்சியல் அடுக்கின் குறைபாடுகள் என்ன?

வளர்ச்சிக்கான முக்கிய தொழில்நுட்பம்SiC எபிடாக்சியல்பொருட்கள் முதலில் குறைபாடு கட்டுப்பாட்டு தொழில்நுட்பமாகும், குறிப்பாக சாதன செயலிழப்பு அல்லது நம்பகத்தன்மை சீரழிவுக்கு ஆளாகும் குறைபாடு கட்டுப்பாட்டு தொழில்நுட்பத்திற்கு. எபிடாக்சியல் வளர்ச்சி செயல்முறையின் போது எபிடாக்சியல் அடுக்குக்குள் விரிவடையும் அடி மூலக்கூறு குறைபாடுகளின் பொறிமுறையின் ஆய்வு, அடி மூலக்கூறு மற்றும் எபிடாக்சியல் அடுக்குக்கு இடையிலான இடைமுகத்தில் குறைபாடுகளின் பரிமாற்றம் மற்றும் உருமாற்ற விதிகள் மற்றும் குறைபாடுகளின் அணுக்கரு பொறிமுறை ஆகியவை அடி மூலக்கூறு குறைபாடுகள் மற்றும் எபிடாக்சியல் கட்டமைப்பு குறைபாடுகளுக்கு இடையிலான தொடர்பை தெளிவுபடுத்துவதற்கான அடிப்படையாகும், இது அடி மூலக்கூறு திரையிடல் மற்றும் எபிடாக்சியல் செயல்முறை மேம்படுத்தலை திறம்பட வழிநடத்தும்.

குறைபாடுகள்சிலிக்கான் கார்பைடு எபிடாக்சியல் அடுக்குகள்படிகக் குறைபாடுகள் மற்றும் மேற்பரப்பு உருவவியல் குறைபாடுகள் என இரண்டு பிரிவுகளாகப் பிரிக்கப்படுகின்றன. புள்ளி குறைபாடுகள், திருகு இடப்பெயர்வுகள், நுண்குழாய் குறைபாடுகள், விளிம்பு இடப்பெயர்வுகள் போன்ற படிகக் குறைபாடுகள் பெரும்பாலும் SiC அடி மூலக்கூறுகளில் உள்ள குறைபாடுகளிலிருந்து உருவாகி எபிடாக்சியல் அடுக்கில் பரவுகின்றன. மேற்பரப்பு உருவவியல் குறைபாடுகளை நுண்ணோக்கியைப் பயன்படுத்தி நிர்வாணக் கண்ணால் நேரடியாகக் காணலாம் மற்றும் வழக்கமான உருவவியல் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளன. மேற்பரப்பு உருவவியல் குறைபாடுகள் முக்கியமாக பின்வருவனவற்றை உள்ளடக்குகின்றன: படம் 4 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, கீறல், முக்கோணக் குறைபாடு, கேரட் குறைபாடு, வீழ்ச்சி மற்றும் துகள். எபிடாக்சியல் செயல்முறையின் போது, ​​வெளிநாட்டு துகள்கள், அடி மூலக்கூறு குறைபாடுகள், மேற்பரப்பு சேதம் மற்றும் எபிடாக்சியல் செயல்முறை விலகல்கள் அனைத்தும் உள்ளூர் படி ஓட்ட வளர்ச்சி முறையை பாதிக்கலாம், இதன் விளைவாக மேற்பரப்பு உருவவியல் குறைபாடுகள் ஏற்படலாம்.

அட்டவணை 1. SiC எபிடாக்சியல் அடுக்குகளில் பொதுவான அணி குறைபாடுகள் மற்றும் மேற்பரப்பு உருவவியல் குறைபாடுகள் உருவாவதற்கான காரணங்கள்.

 

புள்ளி குறைபாடுகள்

புள்ளி குறைபாடுகள் என்பது ஒற்றை லட்டு புள்ளியிலோ அல்லது பல லட்டு புள்ளிகளிலோ உள்ள காலியிடங்கள் அல்லது இடைவெளிகளால் உருவாகின்றன, மேலும் அவற்றுக்கு எந்த இடஞ்சார்ந்த நீட்டிப்பும் இல்லை. ஒவ்வொரு உற்பத்தி செயல்முறையிலும், குறிப்பாக அயனி பொருத்துதலில் புள்ளி குறைபாடுகள் ஏற்படலாம். இருப்பினும், அவற்றைக் கண்டறிவது கடினம், மேலும் புள்ளி குறைபாடுகளின் உருமாற்றத்திற்கும் பிற குறைபாடுகளுக்கும் இடையிலான உறவும் மிகவும் சிக்கலானது.

 

மைக்ரோபைப்புகள் (MP)

மைக்ரோபைப்புகள் என்பது வளர்ச்சி அச்சில் பரவும் வெற்று திருகு இடப்பெயர்வுகள் ஆகும், இதில் பர்கர்ஸ் வெக்டர் <0001> உள்ளது. மைக்ரோடியூப்களின் விட்டம் ஒரு மைக்ரானின் ஒரு பகுதியிலிருந்து பத்து மைக்ரான்கள் வரை இருக்கும். மைக்ரோடியூப்கள் SiC செதில்களின் மேற்பரப்பில் பெரிய குழி போன்ற மேற்பரப்பு அம்சங்களைக் காட்டுகின்றன. பொதுவாக, மைக்ரோடியூப்களின் அடர்த்தி சுமார் 0.1~1cm-2 ஆகும் மற்றும் வணிக வேஃபர் உற்பத்தி தர கண்காணிப்பில் தொடர்ந்து குறைந்து கொண்டே இருக்கும்.

 

திருகு இடப்பெயர்வுகள் (TSD) மற்றும் விளிம்பு இடப்பெயர்வுகள் (TED)

SiC இல் உள்ள இடப்பெயர்வுகள் சாதனச் சிதைவு மற்றும் தோல்விக்கு முக்கிய ஆதாரமாகும். திருகு இடப்பெயர்வுகள் (TSD) மற்றும் விளிம்பு இடப்பெயர்வுகள் (TED) இரண்டும் வளர்ச்சி அச்சில் இயங்குகின்றன, பர்கர்கள் திசையன்கள் முறையே <0001> மற்றும் 1/3<11–20> உடன் உள்ளன.

திருகு இடப்பெயர்வுகள் (TSD) மற்றும் விளிம்பு இடப்பெயர்வுகள் (TED) இரண்டும் அடி மூலக்கூறிலிருந்து வேஃபர் மேற்பரப்பு வரை நீண்டு சிறிய குழி போன்ற மேற்பரப்பு அம்சங்களைக் கொண்டு வரலாம் (படம் 4b). பொதுவாக, விளிம்பு இடப்பெயர்வுகளின் அடர்த்தி திருகு இடப்பெயர்வுகளை விட சுமார் 10 மடங்கு அதிகமாகும். நீட்டிக்கப்பட்ட திருகு இடப்பெயர்வுகள், அதாவது, அடி மூலக்கூறிலிருந்து எபிலேயர் வரை நீட்டிக்கப்படுவது, பிற குறைபாடுகளாகவும் மாறி வளர்ச்சி அச்சில் பரவக்கூடும்.SiC எபிடாக்சியல்வளர்ச்சியில், திருகு இடப்பெயர்வுகள் அடுக்கடுக்கான பிழைகள் (SF) அல்லது கேரட் குறைபாடுகளாக மாற்றப்படுகின்றன, அதே நேரத்தில் எபிலேயர்களில் விளிம்பு இடப்பெயர்வுகள் எபிடாக்சியல் வளர்ச்சியின் போது அடி மூலக்கூறிலிருந்து பெறப்பட்ட அடித்தளத் தள இடப்பெயர்வுகளிலிருந்து (BPDகள்) மாற்றப்படுவதாகக் காட்டப்படுகிறது.

 

அடிப்படை தள இடப்பெயர்வு (BPD)

SiC அடித்தள தளத்தில் அமைந்துள்ளது, 1/3 பர்கர்ஸ் வெக்டருடன் <11–20>. SiC செதில்களின் மேற்பரப்பில் BPDகள் அரிதாகவே தோன்றும். அவை வழக்கமாக 1500 செ.மீ-2 அடர்த்தி கொண்ட அடி மூலக்கூறில் குவிந்திருக்கும், அதே நேரத்தில் எபிலேயரில் அவற்றின் அடர்த்தி சுமார் 10 செ.மீ-2 மட்டுமே இருக்கும். ஃபோட்டோலுமினென்சென்ஸ் (PL) ஐப் பயன்படுத்தி BPDகளைக் கண்டறிவது படம் 4c இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி நேரியல் அம்சங்களைக் காட்டுகிறது. போதுSiC எபிடாக்சியல்வளர்ச்சியில், நீட்டிக்கப்பட்ட BPDகள் ஸ்டேக்கிங் ஃபால்ட்கள் (SF) அல்லது எட்ஜ் டிஸ்லோகேஷன்ஸ் (TED) ஆக மாற்றப்படலாம்.

 

அடுக்குதல் பிழைகள் (SFகள்)

SiC அடித்தளத் தளத்தின் அடுக்குதல் வரிசையில் உள்ள குறைபாடுகள். அடி மூலக்கூறில் SF களைப் பெறுவதன் மூலம் அடுக்குதல் பிழைகள் எபிடாக்சியல் அடுக்கில் தோன்றலாம், அல்லது அடித்தளத் தள இடப்பெயர்வுகள் (BPDகள்) மற்றும் திரித்தல் திருகு இடப்பெயர்வுகள் (TSDகள்) ஆகியவற்றின் நீட்டிப்பு மற்றும் மாற்றத்துடன் தொடர்புடையதாக இருக்கலாம். பொதுவாக, SFகளின் அடர்த்தி 1 செ.மீ-2 க்கும் குறைவாக இருக்கும், மேலும் படம் 4e இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி PL ஐப் பயன்படுத்தி கண்டறியப்படும்போது அவை முக்கோண அம்சத்தை வெளிப்படுத்துகின்றன. இருப்பினும், SiC இல் ஷாக்லி வகை மற்றும் ஃபிராங்க் வகை போன்ற பல்வேறு வகையான அடுக்குதல் பிழைகள் உருவாகலாம், ஏனெனில் தளங்களுக்கு இடையில் ஒரு சிறிய அளவு அடுக்குதல் ஆற்றல் கோளாறு கூட அடுக்குதல் வரிசையில் கணிசமான ஒழுங்கற்ற தன்மைக்கு வழிவகுக்கும்.

 

வீழ்ச்சி

வளர்ச்சிச் செயல்பாட்டின் போது வினை அறையின் மேல் மற்றும் பக்கவாட்டுச் சுவர்களில் துகள் வீழ்ச்சியிலிருந்து வீழ்ச்சி குறைபாடு முக்கியமாக உருவாகிறது, இது வினை அறை கிராஃபைட் நுகர்பொருட்களின் அவ்வப்போது பராமரிப்பு செயல்முறையை மேம்படுத்துவதன் மூலம் மேம்படுத்தப்படலாம்.

 

முக்கோணக் குறைபாடு

இது ஒரு 3C-SiC பாலிடைப் சேர்க்கை ஆகும், இது படம் 4g இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, அடித்தளத் தள திசையில் SiC எபிலேயரின் மேற்பரப்பு வரை நீண்டுள்ளது. எபிடாக்சியல் வளர்ச்சியின் போது SiC எபிலேயரின் மேற்பரப்பில் விழும் துகள்களால் இது உருவாக்கப்படலாம். துகள்கள் எபிலேயரில் பதிக்கப்பட்டு வளர்ச்சி செயல்முறையில் தலையிடுகின்றன, இதன் விளைவாக 3C-SiC பாலிடைப் சேர்க்கைகள் ஏற்படுகின்றன, அவை முக்கோணப் பகுதியின் உச்சிகளில் அமைந்துள்ள துகள்களுடன் கூர்மையான கோண முக்கோண மேற்பரப்பு அம்சங்களைக் காட்டுகின்றன. பாலிடைப் சேர்க்கைகளின் தோற்றத்திற்கு மேற்பரப்பு கீறல்கள், மைக்ரோபைப்புகள் மற்றும் வளர்ச்சி செயல்முறையின் முறையற்ற அளவுருக்கள் காரணமாகவும் பல ஆய்வுகள் கூறுகின்றன.

 

கேரட் குறைபாடு

கேரட் குறைபாடு என்பது TSD மற்றும் SF அடித்தள படிக தளங்களில் அமைந்துள்ள இரண்டு முனைகளைக் கொண்ட ஒரு ஸ்டாக்கிங் ஃபால்ட் காம்ப்ளக்ஸ் ஆகும், இது ஒரு ஃபிராங்க்-வகை இடப்பெயர்ச்சியால் நிறுத்தப்படுகிறது, மேலும் கேரட் குறைபாட்டின் அளவு பிரிஸ்மாடிக் ஸ்டாக்கிங் ஃபால்ட்டுடன் தொடர்புடையது. இந்த அம்சங்களின் கலவையானது கேரட் குறைபாட்டின் மேற்பரப்பு உருவ அமைப்பை உருவாக்குகிறது, இது படம் 4f இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி 1 செ.மீ-2 க்கும் குறைவான அடர்த்தி கொண்ட கேரட் வடிவத்தைப் போல தோற்றமளிக்கிறது. கேரட் குறைபாடுகள் பாலிஷ் கீறல்கள், TSDகள் அல்லது அடி மூலக்கூறு குறைபாடுகளில் எளிதில் உருவாகின்றன.

 

கீறல்கள்

படம் 4h இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, உற்பத்திச் செயல்பாட்டின் போது உருவாகும் SiC செதில்களின் மேற்பரப்பில் ஏற்படும் இயந்திர சேதங்களே கீறல்கள் ஆகும். SiC அடி மூலக்கூறில் ஏற்படும் கீறல்கள் எபிலேயரின் வளர்ச்சியில் தலையிடலாம், எபிலேயருக்குள் அதிக அடர்த்தி கொண்ட இடப்பெயர்வுகளை வரிசையாக உருவாக்கலாம் அல்லது கீறல்கள் கேரட் குறைபாடுகள் உருவாவதற்கு அடிப்படையாக மாறக்கூடும். எனவே, SiC செதில்களை முறையாக மெருகூட்டுவது மிகவும் முக்கியம், ஏனெனில் இந்த கீறல்கள் சாதனத்தின் செயலில் உள்ள பகுதியில் தோன்றும்போது சாதன செயல்திறனில் குறிப்பிடத்தக்க தாக்கத்தை ஏற்படுத்தும்.

 

பிற மேற்பரப்பு உருவவியல் குறைபாடுகள்

படி கொத்து என்பது SiC எபிடாக்சியல் வளர்ச்சி செயல்முறையின் போது உருவாகும் ஒரு மேற்பரப்பு குறைபாடாகும், இது SiC எபிலேயரின் மேற்பரப்பில் மழுங்கிய முக்கோணங்கள் அல்லது ட்ரெப்சாய்டல் அம்சங்களை உருவாக்குகிறது. மேற்பரப்பு குழிகள், புடைப்புகள் மற்றும் கறைகள் போன்ற பல மேற்பரப்பு குறைபாடுகள் உள்ளன. இந்த குறைபாடுகள் பொதுவாக உகந்ததாக்கப்படாத வளர்ச்சி செயல்முறைகள் மற்றும் மெருகூட்டல் சேதத்தை முழுமையடையாமல் அகற்றுவதால் ஏற்படுகின்றன, இது சாதன செயல்திறனை மோசமாக பாதிக்கிறது.