వృద్ధికి కీలకమైన సాంకేతికతSiC ఎపిటాక్సియల్మెటీరియల్స్ అనేది మొదటగా లోప నియంత్రణ సాంకేతికత, ముఖ్యంగా పరికర వైఫల్యం లేదా విశ్వసనీయత క్షీణతకు గురయ్యే లోప నియంత్రణ సాంకేతికత కోసం. ఎపిటాక్సియల్ వృద్ధి ప్రక్రియలో ఎపిటాక్సియల్ పొరలోకి విస్తరించే సబ్స్ట్రేట్ లోపాల యంత్రాంగం యొక్క అధ్యయనం, సబ్స్ట్రేట్ మరియు ఎపిటాక్సియల్ పొర మధ్య ఇంటర్ఫేస్లో లోపాల బదిలీ మరియు పరివర్తన నియమాలు మరియు లోపాల న్యూక్లియేషన్ మెకానిజం అనేవి సబ్స్ట్రేట్ లోపాలు మరియు ఎపిటాక్సియల్ స్ట్రక్చరల్ లోపాల మధ్య సహసంబంధాన్ని స్పష్టం చేయడానికి ఆధారం, ఇది సబ్స్ట్రేట్ స్క్రీనింగ్ మరియు ఎపిటాక్సియల్ ప్రాసెస్ ఆప్టిమైజేషన్ను సమర్థవంతంగా మార్గనిర్దేశం చేస్తుంది.
యొక్క లోపాలుసిలికాన్ కార్బైడ్ ఎపిటాక్సియల్ పొరలుప్రధానంగా రెండు వర్గాలుగా విభజించబడ్డాయి: క్రిస్టల్ లోపాలు మరియు ఉపరితల పదనిర్మాణ లోపాలు. పాయింట్ లోపాలు, స్క్రూ డిస్లోకేషన్లు, మైక్రోట్యూబ్యూల్ లోపాలు, అంచు డిస్లోకేషన్లు మొదలైన క్రిస్టల్ లోపాలు ఎక్కువగా SiC ఉపరితలాలపై లోపాల నుండి ఉద్భవించి ఎపిటాక్సియల్ పొరలోకి వ్యాపిస్తాయి. ఉపరితల పదనిర్మాణ లోపాలను సూక్ష్మదర్శినిని ఉపయోగించి నగ్న కన్నుతో నేరుగా గమనించవచ్చు మరియు సాధారణ పదనిర్మాణ లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి. ఉపరితల పదనిర్మాణ లోపాలు ప్రధానంగా వీటిని కలిగి ఉంటాయి: స్క్రాచ్, త్రిభుజాకార లోపం, క్యారెట్ లోపం, డౌన్ఫాల్ మరియు పార్టికల్, చిత్రం 4లో చూపిన విధంగా. ఎపిటాక్సియల్ ప్రక్రియలో, విదేశీ కణాలు, ఉపరితల లోపాలు, ఉపరితల నష్టం మరియు ఎపిటాక్సియల్ ప్రక్రియ విచలనాలు అన్నీ స్థానిక దశ ప్రవాహ వృద్ధి మోడ్ను ప్రభావితం చేస్తాయి, ఫలితంగా ఉపరితల పదనిర్మాణ లోపాలు ఏర్పడతాయి.
పట్టిక 1. SiC ఎపిటాక్సియల్ పొరలలో సాధారణ మాతృక లోపాలు మరియు ఉపరితల పదనిర్మాణ లోపాలు ఏర్పడటానికి కారణాలు
పాయింట్ లోపాలు
పాయింట్ లోపాలు అనేవి ఒకే లాటిస్ పాయింట్ లేదా అనేక లాటిస్ పాయింట్ల వద్ద ఖాళీలు లేదా ఖాళీల ద్వారా ఏర్పడతాయి మరియు వాటికి ప్రాదేశిక పొడిగింపు ఉండదు. ప్రతి ఉత్పత్తి ప్రక్రియలో, ముఖ్యంగా అయాన్ ఇంప్లాంటేషన్లో పాయింట్ లోపాలు సంభవించవచ్చు. అయితే, వాటిని గుర్తించడం కష్టం, మరియు పాయింట్ లోపాల పరివర్తన మరియు ఇతర లోపాల మధ్య సంబంధం కూడా చాలా క్లిష్టంగా ఉంటుంది.
మైక్రోపైప్స్ (MP)
మైక్రోపైపులు అనేవి బోలు స్క్రూ డిస్లోకేషన్లు, ఇవి గ్రోత్ అక్షం వెంట వ్యాపిస్తాయి, బర్గర్స్ వెక్టర్ <0001>తో ఉంటాయి. మైక్రోట్యూబ్ల వ్యాసం ఒక మైక్రాన్ యొక్క భిన్నం నుండి పదుల మైక్రాన్ల వరకు ఉంటుంది. మైక్రోట్యూబ్లు SiC వేఫర్ల ఉపరితలంపై పెద్ద పిట్ లాంటి ఉపరితల లక్షణాలను చూపుతాయి. సాధారణంగా, మైక్రోట్యూబ్ల సాంద్రత 0.1~1cm-2 ఉంటుంది మరియు వాణిజ్య వేఫర్ ఉత్పత్తి నాణ్యత పర్యవేక్షణలో తగ్గుతూనే ఉంటుంది.
స్క్రూ డిస్లోకేషన్స్ (TSD) మరియు అంచు డిస్లోకేషన్స్ (TED)
SiC లోని డిస్లోకేషన్లు పరికర క్షీణత మరియు వైఫల్యానికి ప్రధాన మూలం. స్క్రూ డిస్లోకేషన్లు (TSD) మరియు అంచు డిస్లోకేషన్లు (TED) రెండూ పెరుగుదల అక్షం వెంట నడుస్తాయి, బర్గర్స్ వెక్టర్స్ వరుసగా <0001> మరియు 1/3<11–20> ఉంటాయి.
స్క్రూ డిస్లోకేషన్స్ (TSD) మరియు ఎడ్జ్ డిస్లోకేషన్స్ (TED) రెండూ సబ్స్ట్రేట్ నుండి వేఫర్ ఉపరితలం వరకు విస్తరించి చిన్న పిట్ లాంటి ఉపరితల లక్షణాలను తీసుకురాగలవు (మూర్తి 4b). సాధారణంగా, అంచు డిస్లోకేషన్ల సాంద్రత స్క్రూ డిస్లోకేషన్ల కంటే దాదాపు 10 రెట్లు ఉంటుంది. విస్తరించిన స్క్రూ డిస్లోకేషన్స్, అంటే, సబ్స్ట్రేట్ నుండి ఎపిలేయర్ వరకు విస్తరించి, ఇతర లోపాలుగా కూడా రూపాంతరం చెందుతాయి మరియు పెరుగుదల అక్షం వెంట వ్యాప్తి చెందుతాయి. సమయంలోSiC ఎపిటాక్సియల్పెరుగుదల సమయంలో, స్క్రూ డిస్లోకేషన్లు స్టాకింగ్ ఫాల్ట్లు (SF) లేదా క్యారెట్ లోపాలుగా మార్చబడతాయి, అయితే ఎపిలేయర్లలోని అంచు డిస్లోకేషన్లు ఎపిటాక్సియల్ పెరుగుదల సమయంలో ఉపరితలం నుండి వారసత్వంగా పొందిన బేసల్ ప్లేన్ డిస్లోకేషన్స్ (BPDలు) నుండి మార్చబడినట్లు చూపబడింది.
ప్రాథమిక ప్లేన్ డిస్లోకేషన్ (BPD)
ఇది SiC బేసల్ ప్లేన్లో ఉంది, 1/3 బర్గర్స్ వెక్టర్ <11–20> తో. BPDలు SiC వేఫర్ల ఉపరితలంపై అరుదుగా కనిపిస్తాయి. అవి సాధారణంగా 1500 cm-2 సాంద్రత కలిగిన ఉపరితలంపై కేంద్రీకృతమై ఉంటాయి, అయితే ఎపిలేయర్లో వాటి సాంద్రత కేవలం 10 cm-2 మాత్రమే ఉంటుంది. ఫోటోల్యూమినిసెన్స్ (PL) ఉపయోగించి BPDలను గుర్తించడం రేఖీయ లక్షణాలను చూపుతుంది, ఇది చిత్రం 4cలో చూపబడింది. సమయంలోSiC ఎపిటాక్సియల్పెరుగుదల సమయంలో, విస్తరించిన BPDలను స్టాకింగ్ ఫాల్ట్లు (SF) లేదా అంచు డిస్లోకేషన్లు (TED) గా మార్చవచ్చు.
స్టాకింగ్ ఫాల్ట్లు (SFలు)
SiC బేసల్ ప్లేన్ యొక్క స్టాకింగ్ సీక్వెన్స్లో లోపాలు. సబ్స్ట్రేట్లో SFలను వారసత్వంగా పొందడం ద్వారా స్టాకింగ్ ఫాల్ట్లు ఎపిటాక్సియల్ పొరలో కనిపించవచ్చు లేదా బేసల్ ప్లేన్ డిస్లోకేషన్స్ (BPDలు) మరియు థ్రెడింగ్ స్క్రూ డిస్లోకేషన్స్ (TSDలు) యొక్క పొడిగింపు మరియు పరివర్తనకు సంబంధించినవి కావచ్చు. సాధారణంగా, SFల సాంద్రత 1 cm-2 కంటే తక్కువగా ఉంటుంది మరియు PLని ఉపయోగించి గుర్తించినప్పుడు అవి త్రిభుజాకార లక్షణాన్ని ప్రదర్శిస్తాయి, చిత్రం 4eలో చూపిన విధంగా. అయితే, SiCలో షాక్లీ రకం మరియు ఫ్రాంక్ రకం వంటి వివిధ రకాల స్టాకింగ్ ఫాల్ట్లు ఏర్పడవచ్చు, ఎందుకంటే ప్లేన్ల మధ్య తక్కువ మొత్తంలో స్టాకింగ్ ఎనర్జీ డిజార్డర్ కూడా స్టాకింగ్ సీక్వెన్స్లో గణనీయమైన అసమానతకు దారితీస్తుంది.
పతనం
పెరుగుదల ప్రక్రియలో రియాక్షన్ చాంబర్ ఎగువ మరియు ప్రక్క గోడలపై కణ డ్రాప్ నుండి డౌన్ఫాల్ లోపం ప్రధానంగా ఉద్భవించింది, రియాక్షన్ చాంబర్ గ్రాఫైట్ వినియోగ వస్తువుల యొక్క ఆవర్తన నిర్వహణ ప్రక్రియను ఆప్టిమైజ్ చేయడం ద్వారా దీనిని ఆప్టిమైజ్ చేయవచ్చు.
త్రిభుజాకార లోపం
ఇది 3C-SiC పాలీటైప్ ఇన్క్లూజన్, ఇది SiC ఎపిలేయర్ యొక్క ఉపరితలం వరకు బేసల్ ప్లేన్ దిశలో విస్తరించి ఉంటుంది, చిత్రం 4gలో చూపిన విధంగా. ఇది ఎపిటాక్సియల్ పెరుగుదల సమయంలో SiC ఎపిలేయర్ ఉపరితలంపై పడే కణాల ద్వారా ఉత్పత్తి కావచ్చు. కణాలు ఎపిలేయర్లో పొందుపరచబడి వృద్ధి ప్రక్రియలో జోక్యం చేసుకుంటాయి, ఫలితంగా 3C-SiC పాలీటైప్ ఇన్క్లూజన్లు ఏర్పడతాయి, ఇవి త్రిభుజాకార ప్రాంతం యొక్క శీర్షాల వద్ద ఉన్న కణాలతో పదునైన-కోణ త్రిభుజాకార ఉపరితల లక్షణాలను చూపుతాయి. పాలీటైప్ ఇన్క్లూషన్ల మూలాన్ని ఉపరితల గీతలు, మైక్రోపైప్లు మరియు వృద్ధి ప్రక్రియ యొక్క సరికాని పారామితులు అని కూడా అనేక అధ్యయనాలు ఆపాదించాయి.
క్యారెట్ లోపం
క్యారెట్ లోపం అనేది TSD మరియు SF బేసల్ క్రిస్టల్ ప్లేన్ల వద్ద ఉన్న రెండు చివరలతో కూడిన స్టాకింగ్ ఫాల్ట్ కాంప్లెక్స్, ఇది ఫ్రాంక్-టైప్ డిస్లోకేషన్ ద్వారా ముగించబడుతుంది మరియు క్యారెట్ లోపం యొక్క పరిమాణం ప్రిస్మాటిక్ స్టాకింగ్ ఫాల్ట్కు సంబంధించినది. ఈ లక్షణాల కలయిక క్యారెట్ లోపం యొక్క ఉపరితల స్వరూపాన్ని ఏర్పరుస్తుంది, ఇది చిత్రం 4fలో చూపిన విధంగా 1 cm-2 కంటే తక్కువ సాంద్రత కలిగిన క్యారెట్ ఆకారంలా కనిపిస్తుంది. పాలిషింగ్ గీతలు, TSDలు లేదా సబ్స్ట్రేట్ లోపాల వద్ద క్యారెట్ లోపాలు సులభంగా ఏర్పడతాయి.
గీతలు
ఉత్పత్తి ప్రక్రియలో ఏర్పడిన SiC వేఫర్ల ఉపరితలంపై ఏర్పడే యాంత్రిక నష్టాలను గీతలు అంటారు, Figure 4hలో చూపిన విధంగా. SiC సబ్స్ట్రేట్పై గీతలు ఎపిలేయర్ పెరుగుదలకు ఆటంకం కలిగించవచ్చు, ఎపిలేయర్ లోపల అధిక సాంద్రత కలిగిన డిస్లోకేషన్ల వరుసను ఉత్పత్తి చేయవచ్చు లేదా క్యారెట్ లోపాలు ఏర్పడటానికి గీతలు ఆధారం కావచ్చు. అందువల్ల, SiC వేఫర్లను సరిగ్గా పాలిష్ చేయడం చాలా ముఖ్యం ఎందుకంటే ఈ గీతలు పరికరం యొక్క క్రియాశీల ప్రాంతంలో కనిపించినప్పుడు అవి పరికరం పనితీరుపై గణనీయమైన ప్రభావాన్ని చూపుతాయి.
ఇతర ఉపరితల స్వరూప లోపాలు
స్టెప్ బంచింగ్ అనేది SiC ఎపిటాక్సియల్ గ్రోత్ ప్రక్రియలో ఏర్పడిన ఉపరితల లోపం, ఇది SiC ఎపిలేయర్ యొక్క ఉపరితలంపై మొద్దుబారిన త్రిభుజాలు లేదా ట్రాపెజోయిడల్ లక్షణాలను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ఉపరితల గుంటలు, గడ్డలు మరియు మరకలు వంటి అనేక ఇతర ఉపరితల లోపాలు ఉన్నాయి. ఈ లోపాలు సాధారణంగా ఆప్టిమైజ్ చేయని వృద్ధి ప్రక్రియలు మరియు పాలిషింగ్ నష్టాన్ని అసంపూర్ణంగా తొలగించడం వల్ల సంభవిస్తాయి, ఇది పరికర పనితీరును ప్రతికూలంగా ప్రభావితం చేస్తుంది.
పోస్ట్ సమయం: జూన్-05-2024