சிலிக்கான் கார்பைடு எபிடெக்சியல் அடுக்கின் குறைபாடுகள் யாவை?

வளர்ச்சிக்கான முக்கிய தொழில்நுட்பம்SiC எபிடாக்ஸியல்பொருட்களின் முதன்மையானது குறைபாட்டுக் கட்டுப்பாட்டுத் தொழில்நுட்பமாகும், குறிப்பாகச் சாதனச் செயலிழப்பு அல்லது நம்பகத்தன்மை சீரழிவுக்கு ஆளாகக்கூடிய குறைபாட்டுக் கட்டுப்பாட்டுத் தொழில்நுட்பத்திற்கு இது பொருந்தும். புறவளர்ச்சிச் செயல்பாட்டின் போது, ​​அடி மூலக்கூறு குறைபாடுகள் புறவளர்ச்சி அடுக்கிற்குள் பரவும் இயங்குமுறை, அடி மூலக்கூறுக்கும் புறவளர்ச்சி அடுக்கிற்கும் இடையிலான இடைமுகத்தில் குறைபாடுகளின் பரிமாற்றம் மற்றும் உருமாற்ற விதிகள், மற்றும் குறைபாடுகளின் கருவாக்க இயங்குமுறை ஆகியவற்றைப் பற்றிய ஆய்வானது, அடி மூலக்கூறு குறைபாடுகளுக்கும் புறவளர்ச்சி கட்டமைப்பு குறைபாடுகளுக்கும் இடையிலான தொடர்பைத் தெளிவுபடுத்துவதற்கான அடிப்படையாக அமைகிறது. இது அடி மூலக்கூறு தேர்வு மற்றும் புறவளர்ச்சி செயல்முறை உகப்பாக்கத்திற்குத் திறம்பட வழிகாட்ட முடியும்.

குறைபாடுகள்சிலிக்கான் கார்பைடு எபிடெக்சியல் அடுக்குகள்முக்கியமாக இரண்டு வகைகளாகப் பிரிக்கப்படுகின்றன: படிகக் குறைபாடுகள் மற்றும் மேற்பரப்பு உருவவியல் குறைபாடுகள். புள்ளி குறைபாடுகள், திருகு இடப்பெயர்வுகள், நுண்குழாய் குறைபாடுகள், விளிம்பு இடப்பெயர்வுகள் போன்றவற்றை உள்ளடக்கிய படிகக் குறைபாடுகள், பெரும்பாலும் SiC அடி மூலக்கூறுகளில் உள்ள குறைபாடுகளிலிருந்து உருவாகி, படிகவளர்ச்சி அடுக்கிற்குள் பரவுகின்றன. மேற்பரப்பு உருவவியல் குறைபாடுகளை நுண்ணோக்கியைப் பயன்படுத்தி வெறும் கண்ணால் நேரடியாகக் காண முடியும், மேலும் அவை வழக்கமான உருவவியல் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளன. படம் 4-இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, மேற்பரப்பு உருவவியல் குறைபாடுகளில் முக்கியமாக கீறல், முக்கோணக் குறைபாடு, கேரட் குறைபாடு, சரிவு மற்றும் துகள் ஆகியவை அடங்கும். படிகவளர்ச்சி செயல்முறையின் போது, ​​அந்நியத் துகள்கள், அடி மூலக்கூறு குறைபாடுகள், மேற்பரப்பு சேதம் மற்றும் படிகவளர்ச்சி செயல்முறை விலகல்கள் ஆகியவை உள்ளூர் படிநிலை ஓட்ட வளர்ச்சி முறையைப் பாதிக்கக்கூடும், இதன் விளைவாக மேற்பரப்பு உருவவியல் குறைபாடுகள் ஏற்படுகின்றன.

அட்டவணை 1. SiC எபிடெக்சியல் அடுக்குகளில் பொதுவான மேட்ரிக்ஸ் குறைபாடுகள் மற்றும் மேற்பரப்பு உருவவியல் குறைபாடுகள் உருவாவதற்கான காரணங்கள்

 

புள்ளி குறைபாடுகள்

புள்ளிக் குறைபாடுகள் என்பவை, ஒற்றை படிகப் புள்ளியிலோ அல்லது பல படிகப் புள்ளிகளிலோ ஏற்படும் காலியிடங்கள் அல்லது இடைவெளிகளால் உருவாகின்றன, மேலும் அவற்றுக்கு இடஞ்சார்ந்த நீட்சி கிடையாது. புள்ளிக் குறைபாடுகள் ஒவ்வொரு உற்பத்திச் செயல்முறையிலும், குறிப்பாக அயனிப் பதியவைப்பில், ஏற்படக்கூடும். இருப்பினும், அவற்றைக் கண்டறிவது கடினம், மேலும் புள்ளிக் குறைபாடுகளின் உருமாற்றத்திற்கும் மற்ற குறைபாடுகளுக்கும் இடையிலான தொடர்பும் மிகவும் சிக்கலானது.

 

மைக்ரோபைப்புகள் (MP)

நுண்குழாய்கள் என்பவை, <0001> பர்கர்ஸ் திசையனைக் கொண்டு, வளர்ச்சி அச்சின் வழியே பரவும் உள்ளீடற்ற திருகு இடப்பெயர்வுகள் ஆகும். நுண்குழாய்களின் விட்டம் ஒரு மைக்ரானின் ஒரு பகுதியிலிருந்து பல பத்து மைக்ரான்கள் வரை இருக்கும். நுண்குழாய்கள், SiC வேஃபர்களின் மேற்பரப்பில் பெரிய பள்ளம் போன்ற மேற்பரப்பு அம்சங்களைக் காட்டுகின்றன. பொதுவாக, நுண்குழாய்களின் அடர்த்தி சுமார் 0.1~1cm-2 ஆக இருக்கும், மேலும் வணிகரீதியான வேஃபர் உற்பத்தித் தரக் கண்காணிப்பில் இது தொடர்ந்து குறைந்து கொண்டே செல்கிறது.

 

திருகு இடப்பெயர்வுகள் (TSD) மற்றும் விளிம்பு இடப்பெயர்வுகள் (TED)

SiC-இல் உள்ள இடப்பெயர்ச்சிகளே சாதனத்தின் தரம் குறைவதற்கும் செயலிழப்பிற்கும் முக்கியக் காரணமாகும். திருகு இடப்பெயர்ச்சிகள் (TSD) மற்றும் விளிம்பு இடப்பெயர்ச்சிகள் (TED) ஆகிய இரண்டும் வளர்ச்சி அச்சின் வழியே செல்கின்றன, அவற்றின் பர்கர்ஸ் திசையன்கள் முறையே <0001> மற்றும் 1/3<11–20> ஆகும்.

திருகு இடப்பெயர்வுகள் (TSD) மற்றும் விளிம்பு இடப்பெயர்வுகள் (TED) ஆகிய இரண்டும் அடி மூலக்கூறிலிருந்து வேஃபர் மேற்பரப்பு வரை நீண்டு, சிறிய பள்ளம் போன்ற மேற்பரப்பு அம்சங்களை (படம் 4b) ஏற்படுத்தக்கூடும். பொதுவாக, விளிம்பு இடப்பெயர்வுகளின் அடர்த்தி, திருகு இடப்பெயர்வுகளின் அடர்த்தியை விட சுமார் 10 மடங்கு அதிகமாக இருக்கும். நீட்டிக்கப்பட்ட திருகு இடப்பெயர்வுகள், அதாவது அடி மூலக்கூறிலிருந்து எபிலேயர் வரை நீண்டு செல்பவை, மற்ற குறைபாடுகளாகவும் மாறி, வளர்ச்சி அச்சில் பரவக்கூடும்.SiC எபிடாக்ஸியல்வளர்ச்சியின் போது, ​​திருகு இடப்பெயர்வுகள் அடுக்குக் குறைபாடுகளாக (SF) அல்லது கேரட் குறைபாடுகளாக மாற்றப்படுகின்றன, அதேசமயம் புறப்பரப்பு அடுக்குகளில் உள்ள விளிம்பு இடப்பெயர்வுகள், புறப்பரப்பு வளர்ச்சியின் போது அடி மூலக்கூறிலிருந்து பெறப்பட்ட அடித்தளத் தள இடப்பெயர்வுகளிலிருந்து (BPDs) மாற்றப்படுவதாகக் காட்டப்பட்டுள்ளது.

 

அடிப்படை தள இடப்பெயர்வு (BPD)

SiC அடித்தளத் தளத்தில், 1/3 பர்கர்ஸ் திசையனுடன் <11–20> அமைந்துள்ளது. BPD-கள் SiC வேஃபர்களின் மேற்பரப்பில் அரிதாகவே தோன்றும். அவை பொதுவாக அடி மூலக்கூறில் 1500 cm-2 அடர்த்தியுடன் குவிந்துள்ளன, அதே சமயம் எபிலேயரில் அவற்றின் அடர்த்தி சுமார் 10 cm-2 மட்டுமே. படம் 4c-இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, ஒளித்தூண்டல் (PL) மூலம் BPD-களைக் கண்டறிவது நேரியல் அம்சங்களைக் காட்டுகிறது.SiC எபிடாக்ஸியல்வளர்ச்சியின் போது, ​​நீட்டிக்கப்பட்ட BPD-கள் அடுக்குப்பிளவுகளாக (SF) அல்லது விளிம்பு இடப்பெயர்ச்சிகளாக (TED) மாற்றப்படலாம்.

 

அடுக்குப் பிழைகள் (SFs)

SiC அடித்தளத் தளத்தின் அடுக்கமைப்பு வரிசையில் உள்ள குறைபாடுகள். அடுக்கமைப்புப் பிழைகள், அடி மூலக்கூறில் உள்ள அடுக்கமைப்புப் பிழைகளை (SFs) மரபுரிமையாகப் பெறுவதன் மூலம் புறவளர்ச்சி அடுக்கில் தோன்றலாம், அல்லது அடித்தளத் தள இடப்பெயர்வுகள் (BPDs) மற்றும் திருகு இடப்பெயர்வுகள் (TSDs) ஆகியவற்றின் நீட்டிப்பு மற்றும் உருமாற்றத்துடன் தொடர்புடையதாக இருக்கலாம். பொதுவாக, அடுக்கமைப்புப் பிழைகளின் அடர்த்தி 1 cm-2-க்கும் குறைவாக இருக்கும், மேலும் படம் 4e-இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, ஒளி உமிழ்வு (PL) மூலம் கண்டறியப்படும்போது அவை ஒரு முக்கோண வடிவத்தைக் காட்டுகின்றன. இருப்பினும், SiC-இல் ஷாக்லி வகை மற்றும் ஃபிராங்க் வகை போன்ற பல்வேறு வகையான அடுக்கமைப்புப் பிழைகள் உருவாகலாம், ஏனெனில் தளங்களுக்கு இடையில் ஏற்படும் ஒரு சிறிய அளவிலான அடுக்கமைப்பு ஆற்றல் சீர்குலைவு கூட, அடுக்கமைப்பு வரிசையில் கணிசமான ஒழுங்கின்மைக்கு வழிவகுக்கும்.

 

வீழ்ச்சி

வளர்ச்சி செயல்முறையின் போது வினை அறையின் மேல் மற்றும் பக்கச் சுவர்களில் துகள்கள் விழுவதால் முக்கியமாக வீழ்ச்சிக் குறைபாடு ஏற்படுகிறது, இதை வினை அறை கிராஃபைட் நுகர்பொருட்களின் காலமுறை பராமரிப்பு செயல்முறையை மேம்படுத்துவதன் மூலம் சரிசெய்ய முடியும்.

 

முக்கோண குறைபாடு

படம் 4g-இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, இது SiC புறப்படலத்தின் மேற்பரப்பு வரை அடித்தளத் திசையில் நீண்டு செல்லும் ஒரு 3C-SiC பல்வகை உட்பொருளாகும். புறவளர்ச்சியின் போது SiC புறப்படலத்தின் மேற்பரப்பில் விழும் துகள்களால் இது உருவாகலாம். அத்துகள்கள் புறப்படலத்தினுள் பதிந்து, வளர்ச்சிச் செயல்முறையில் குறுக்கிடுவதால், 3C-SiC பல்வகை உட்பொருட்கள் உருவாகின்றன. இவை, முக்கோணப் பகுதியின் உச்சிகளில் துகள்கள் அமைந்திருக்க, கூர்ங்கோண முக்கோண மேற்பரப்பு அம்சங்களைக் காட்டுகின்றன. பல ஆய்வுகள், பல்வகை உட்பொருட்களின் தோற்றத்திற்கு மேற்பரப்புக் கீறல்கள், நுண்குழாய்கள் மற்றும் வளர்ச்சிச் செயல்முறையின் முறையற்ற அளவுருக்கள் ஆகியவற்றையும் காரணமாகக் கூறுகின்றன.

 

கேரட் குறைபாடு

கேரட் குறைபாடு என்பது TSD மற்றும் SF அடித்தளப் படிகத் தளங்களில் இரண்டு முனைகளைக் கொண்ட ஒரு அடுக்குப்பிழைத் தொகுப்பாகும். இது ஒரு ஃபிராங்க் வகை இடப்பெயர்வால் முடிவடைகிறது, மேலும் கேரட் குறைபாட்டின் அளவு பட்டக அடுக்குப்பிழையுடன் தொடர்புடையது. இந்தப் பண்புகளின் சேர்க்கை, கேரட் குறைபாட்டின் மேற்பரப்பு உருவமைப்பை உருவாக்குகிறது. இது படம் 4f-இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, 1 cm-2-க்கும் குறைவான அடர்த்தியுடன் கேரட் வடிவில் காட்சியளிக்கிறது. மெருகூட்டல் கீறல்கள், TSD-கள் அல்லது அடி மூலக்கூறு குறைபாடுகளில் கேரட் குறைபாடுகள் எளிதில் உருவாகின்றன.

 

கீறல்கள்

படம் 4h-இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, உற்பத்திச் செயல்முறையின் போது SiC வேஃபர்களின் மேற்பரப்பில் உருவாகும் இயந்திரவியல் சேதங்களே கீறல்கள் ஆகும். SiC அடி மூலக்கூறில் உள்ள கீறல்கள், எபிலேயரின் வளர்ச்சியில் குறுக்கிடலாம், எபிலேயருக்குள் அதிக அடர்த்தி கொண்ட இடப்பெயர்ச்சிகளின் வரிசையை உருவாக்கலாம், அல்லது கேரட் குறைபாடுகள் உருவாவதற்கு அடிப்படையாக அமையலாம். எனவே, SiC வேஃபர்களை முறையாக மெருகூட்டுவது மிகவும் அவசியமாகும், ஏனெனில் இந்தக் கீறல்கள் சாதனத்தின் செயல்படும் பகுதியில் தோன்றும் போது, ​​அவை சாதனத்தின் செயல்திறனில் குறிப்பிடத்தக்க தாக்கத்தை ஏற்படுத்தக்கூடும்.

 

பிற மேற்பரப்பு உருவவியல் குறைபாடுகள்

படிநிலைத் திரள்வு என்பது SiC புறவளர்ச்சி செயல்முறையின் போது உருவாகும் ஒரு மேற்பரப்புக் குறைபாடாகும். இது SiC புறப்படலத்தின் மேற்பரப்பில் விரிகோண முக்கோணங்கள் அல்லது சரிவக வடிவ அமைப்புகளை உருவாக்குகிறது. மேற்பரப்புக் குழிகள், மேடுகள் மற்றும் கறைகள் போன்ற வேறு பல மேற்பரப்புக் குறைபாடுகளும் உள்ளன. இந்தக் குறைபாடுகள் பொதுவாக உகந்ததாக்கப்படாத வளர்ச்சி செயல்முறைகள் மற்றும் மெருகூட்டல் சேதத்தை முழுமையாக அகற்றாததால் ஏற்படுகின்றன. இவை சாதனத்தின் செயல்திறனைப் பாதகமாகப் பாதிக்கின்றன.