Технологияи асосӣ барои рушдиSiC эпитаксиалӣмаводҳо пеш аз ҳама технологияи назорати нуқсонҳо мебошанд, махсусан барои технологияи назорати нуқсонҳо, ки ба вайроншавии дастгоҳ ё паст шудани эътимоднокӣ моил аст. Омӯзиши механизми нуқсонҳои субстрат, ки дар раванди афзоиши эпитаксиалӣ ба қабати эпитаксиалӣ паҳн мешаванд, қонунҳои интиқол ва табдили нуқсонҳо дар сатҳи байни субстрат ва қабати эпитаксиалӣ ва механизми ядрошавии нуқсонҳо асоси равшан кардани ҳамбастагии байни нуқсонҳои субстрат ва нуқсонҳои сохтории эпитаксиалӣ мебошанд, ки метавонанд ба таври муассир ба скрининги субстрат ва беҳсозии раванди эпитаксиалӣ роҳнамоӣ кунанд.
Камбудиҳоиқабатҳои эпитаксиалии карбиди кремнийасосан ба ду категория тақсим мешаванд: нуқсонҳои булӯрӣ ва нуқсонҳои морфологияи сатҳӣ. Нуқсонҳои булӯрӣ, аз ҷумла нуқсонҳои нуқтаӣ, ҷудошавии винтӣ, нуқсонҳои микронайчаҳо, ҷудошавии канорҳо ва ғайра, асосан аз нуқсонҳо дар субстратҳои SiC ба вуҷуд омада, ба қабати эпитаксиалӣ паҳн мешаванд. Нуқсонҳои морфологияи сатҳро метавон мустақиман бо чашми бараҳна бо истифода аз микроскоп мушоҳида кард ва хусусиятҳои хоси морфологӣ доранд. Нуқсонҳои морфологияи сатҳӣ асосан инҳоро дар бар мегиранд: харошидан, нуқсони секунҷа, нуқсони сабзӣ, афтидан ва зарраҳо, тавре ки дар расми 4 нишон дода шудааст. Дар ҷараёни раванди эпитаксиалӣ, зарраҳои бегона, нуқсонҳои субстрат, осеби сатҳӣ ва инҳирофҳои раванди эпитаксиалӣ метавонанд ба ҳолати афзоиши ҷараёни зинапояи маҳаллӣ таъсир расонанд, ки боиси нуқсонҳои морфологияи сатҳӣ мегардад.
Ҷадвали 1. Сабабҳои пайдоиши нуқсонҳои маъмулии матритса ва нуқсонҳои морфологияи сатҳӣ дар қабатҳои эпитаксиалии SiC
Нуқсонҳои нуқтаӣ
Нуқсонҳои нуқтаӣ аз сабаби холӣ ё фосилаҳо дар як нуқтаи шабакавӣ ё якчанд нуқтаи шабакавӣ ба вуҷуд меоянд ва онҳо васеъшавии фазоӣ надоранд. Нуқсонҳои нуқтаӣ метавонанд дар ҳар як раванди истеҳсолӣ, махсусан дар имплантатсияи ионҳо, ба вуҷуд оянд. Аммо, муайян кардани онҳо душвор аст ва робитаи байни табдилёбии нуқсонҳои нуқтаӣ ва дигар нуқсонҳо низ хеле мураккаб аст.
Микроқубурҳо (MP)
Микронайчаҳо дислокатсияҳои винтии холӣ мебошанд, ки дар меҳвари афзоиш бо вектори Бургерс <0001> паҳн мешаванд. Диаметри микронайчаҳо аз як қисми микрон то даҳҳо микрон аст. Микронайчаҳо дар сатҳи вафлҳои SiC хусусиятҳои сатҳи калони чоҳмонандро нишон медиҳанд. Одатан, зичии микронайчаҳо тақрибан 0,1 ~ 1 см-2 аст ва дар мониторинги сифати истеҳсоли вафлҳои тиҷоратӣ коҳиш меёбад.
Чӯбҳои винтӣ (TSD) ва чӯбҳои канорӣ (TED)
Ҷойивазкунӣ дар SiC манбаи асосии вайроншавӣ ва нокомии дастгоҳҳо мебошанд. Ҳам ҷойивазкунии винтӣ (TSD) ва ҳам ҷойивазкунии канорӣ (TED) дар меҳвари афзоиш бо векторҳои Бургерс мутаносибан <0001> ва 1/3<11–20> ҷойгир мешаванд.
Ҳам дислокатсияҳои винтӣ (TSD) ва ҳам дислокатсияҳои канорӣ (TED) метавонанд аз субстрат то сатҳи вафл паҳн шаванд ва хусусиятҳои сатҳи хурди чоҳмонандро ба вуҷуд оранд (Расми 4b). Одатан, зичии дислокатсияҳои канорӣ тақрибан 10 маротиба аз дислокатсияҳои винтӣ зиёдтар аст. Дислокатсияҳои винтии васеъшуда, яъне аз субстрат то қабати эпилятсионӣ низ метавонанд ба дигар нуқсонҳо табдил ёбанд ва дар тӯли меҳвари афзоиш паҳн шаванд. Дар давомиSiC эпитаксиалӣҲангоми афзоиш, дислокатсияҳои винтӣ ба нуқсонҳои қабатбандӣ (SF) ё нуқсонҳои сабзӣ табдил меёбанд, дар ҳоле ки дислокатсияҳои канорӣ дар қабатҳои эпитаксиалӣ аз дислокатсияҳои ҳамвории асосӣ (BPD), ки аз субстрат ҳангоми афзоиши эпитаксиалӣ мерос гирифта шудаанд, табдил меёбанд.
Ҷойивазкунии асосии ҳамворӣ (BPD)
Дар сатҳи базавии SiC ҷойгир буда, вектори Бургерс 1/3 <11–20> аст. BPD-ҳо дар сатҳи вафлиҳои SiC кам пайдо мешаванд. Онҳо одатан дар рӯи субстрат бо зичии 1500 см-2 ҷамъ мешаванд, дар ҳоле ки зичии онҳо дар қабати эпилятсионӣ танҳо тақрибан 10 см-2 аст. Ошкор кардани BPD-ҳо бо истифода аз фотолюминесценция (PL) хусусиятҳои хаттиро нишон медиҳад, ки дар расми 4c нишон дода шудааст. Дар давомиSiC эпитаксиалӣафзоиш, BPD-ҳои васеъшуда метавонанд ба камбудиҳои ҷамъкунӣ (SF) ё дислокатсияҳои канорӣ (TED) табдил ёбанд.
Хатогиҳои ҷамъкунӣ (SFs)
Нуқсонҳо дар пайдарпайии ҷамъкунии сатҳи асосии SiC. Нуқсонҳои ҷамъкунӣ метавонанд дар қабати эпитаксиалӣ тавассути мерос гирифтани SF-ҳо дар субстрат пайдо шаванд ё бо васеъшавӣ ва табдилёбии дислокатсияҳои сатҳи асосӣ (BPD) ва дислокатсияҳои винтҳои риштаӣ (TSD) алоқаманд бошанд. Умуман, зичии SF-ҳо камтар аз 1 см-2 аст ва онҳо ҳангоми ошкор кардани PL, тавре ки дар расми 4e нишон дода шудааст, хусусияти секунҷаро нишон медиҳанд. Аммо, дар SiC намудҳои гуногуни нуқсонҳои ҷамъкунӣ метавонанд ба монанди намуди Шокли ва намуди Франк ташаккул ёбанд, зеро ҳатто миқдори ками бетартибии энергияи ҷамъкунӣ байни сатҳҳо метавонад ба номунтазамии назаррас дар пайдарпайии ҷамъкунӣ оварда расонад.
Суқут
Нуқсони коҳиш асосан аз афтидани зарраҳо дар деворҳои болоӣ ва паҳлӯии камераи реаксия ҳангоми раванди афзоиш бармеояд, ки онро бо роҳи беҳтар кардани раванди нигоҳдории даврии масолеҳи сарфшавандаи графити камераи реаксия оптимизатсия кардан мумкин аст.
Нуқсони секунҷа
Ин як дохилшавии политипии 3C-SiC аст, ки ба сатҳи қабати эпителии SiC дар самти ҳамвории асосӣ паҳн мешавад, чунон ки дар расми 4g нишон дода шудааст. Он метавонад аз афтидани зарраҳо ба рӯи қабати эпителии SiC ҳангоми афзоиши эпитаксиалӣ ба вуҷуд ояд. Зарраҳо дар қабати эпителӣ ҷойгир шуда, ба раванди афзоиш халал мерасонанд, ки дар натиҷа дохилшавии политипии 3C-SiC ба вуҷуд меояд, ки хусусиятҳои сатҳи секунҷаи тезро бо зарраҳое, ки дар қуллаҳои минтақаи секунҷа ҷойгиранд, нишон медиҳанд. Бисёр таҳқиқот инчунин пайдоиши дохилшавии политипиро ба харошидани сатҳ, микроқубурҳо ва параметрҳои нодурусти раванди афзоиш нисбат медиҳанд.
Камбудии сабзӣ
Нуқсони сабзӣ як маҷмӯи нуқсони ҷамъкунӣ мебошад, ки ду нӯги он дар сатҳҳои кристаллии базалии TSD ва SF ҷойгир буда, бо дислокатсияи навъи Франк анҷом ёфтаанд ва андозаи нуқсони сабзӣ бо нуқсони ҷамъкунии призматӣ алоқаманд аст. Маҷмӯи ин хусусиятҳо морфологияи сатҳи нуқсони сабзиро ташкил медиҳад, ки ба шакли сабзӣ бо зичии камтар аз 1 см-2 монанд аст, тавре ки дар расми 4f нишон дода шудааст. Нуқсонҳои сабзӣ ба осонӣ дар харошиданҳои сайқалдиҳӣ, TSD ё нуқсонҳои субстрат ташаккул меёбанд.
Харошиданҳо
Харошиданҳо осеби механикӣ дар сатҳи вафлиҳои SiC мебошанд, ки ҳангоми раванди истеҳсолӣ ба вуҷуд меоянд, чунон ки дар расми 4h нишон дода шудааст. Харошиданҳо дар зеризаминии SiC метавонанд ба афзоиши қабати эпилятсионӣ халал расонанд, дар дохили қабати эпилятсионӣ як қатор ҷойҳои беруншавии зичии баландро ба вуҷуд оранд ё харошиданҳо метавонанд асоси пайдоиши нуқсонҳои сабзӣ гарданд. Аз ин рӯ, сайқал додани дурусти вафлиҳои SiC муҳим аст, зеро ин харошиданҳо метавонанд ба кори дастгоҳ таъсири назаррас расонанд, вақте ки онҳо дар минтақаи фаъоли дастгоҳ пайдо мешаванд.
Дигар нуқсонҳои морфологии сатҳ
Қадамбандии зинаӣ нуқсони сатҳӣ аст, ки ҳангоми раванди афзоиши эпитаксиалии SiC ба вуҷуд меояд ва дар сатҳи қабати эпитаксиалии SiC секунҷаҳои ноҳамвор ё хусусиятҳои трапецияро ба вуҷуд меорад. Нуқсонҳои дигари сатҳӣ низ зиёданд, ба монанди чоҳҳои сатҳӣ, ноҳамворҳо ва доғҳо. Ин нуқсонҳо одатан аз равандҳои афзоиши беҳбуднаёфта ва бартараф кардани нопурраи осеби сайқалдиҳӣ ба вуҷуд меоянд, ки ба кори дастгоҳ таъсири манфӣ мерасонанд.
Вақти нашр: 05 июни соли 2024