O'sish uchun asosiy texnologiyaSiC epitaksialmateriallar, birinchi navbatda, nuqsonlarni boshqarish texnologiyasidir, ayniqsa qurilmaning ishdan chiqishiga yoki ishonchliligining pasayishiga moyil bo'lgan nuqsonlarni boshqarish texnologiyasi uchun. Epitaksial o'sish jarayonida substrat nuqsonlarining epitaksial qatlamga cho'zilish mexanizmini, substrat va epitaksial qatlam orasidagi chegaradagi nuqsonlarning o'tish va o'zgarish qonuniyatlarini va nuqsonlarning yadrolanish mexanizmini o'rganish substrat nuqsonlari va epitaksial strukturaviy nuqsonlar o'rtasidagi bog'liqlikni aniqlash uchun asos bo'lib xizmat qiladi, bu esa substratni skrining qilish va epitaksial jarayonlarni optimallashtirishga samarali yo'l-yo'riq ko'rsatishi mumkin.
Kamchiliklarikremniy karbid epitaksial qatlamlariasosan ikki toifaga bo'linadi: kristall nuqsonlari va sirt morfologiyasi nuqsonlari. Kristal nuqsonlari, jumladan, nuqta nuqsonlari, vintli dislokatsiyalar, mikrotubula nuqsonlari, chekka dislokatsiyalari va boshqalar, asosan SiC substratlaridagi nuqsonlardan kelib chiqadi va epitaksial qatlamga tarqaladi. Sirt morfologiyasi nuqsonlarini mikroskop yordamida yalang'och ko'z bilan bevosita kuzatish mumkin va odatiy morfologik xususiyatlarga ega. Sirt morfologiyasi nuqsonlari asosan quyidagilarni o'z ichiga oladi: 4-rasmda ko'rsatilgandek, tirnalish, uchburchak nuqson, sabzi nuqsoni, tushish va zarracha. Epitaksial jarayon davomida begona zarralar, substrat nuqsonlari, sirt shikastlanishi va epitaksial jarayonning og'ishlari mahalliy bosqichli oqim o'sish rejimiga ta'sir qilishi mumkin, natijada sirt morfologiyasi nuqsonlari paydo bo'ladi.
1-jadval. SiC epitaksial qatlamlarida keng tarqalgan matritsa nuqsonlari va sirt morfologiyasi nuqsonlarining paydo bo'lish sabablari
Nuqta nuqsonlari
Nuqta nuqsonlari bitta panjara nuqtasida yoki bir nechta panjara nuqtalarida bo'shliqlar yoki bo'shliqlar orqali hosil bo'ladi va ularning fazoviy kengayishi yo'q. Nuqta nuqsonlari har bir ishlab chiqarish jarayonida, ayniqsa ion implantatsiyasida paydo bo'lishi mumkin. Biroq, ularni aniqlash qiyin va nuqta nuqsonlarining transformatsiyasi va boshqa nuqsonlar o'rtasidagi bog'liqlik ham ancha murakkab.
Mikro quvurlar (MP)
Mikrotubalar - bu o'sish o'qi bo'ylab tarqaladigan, Burgers vektori <0001> bo'lgan ichi bo'sh vintli dislokatsiyalar. Mikrotubalarning diametri mikronning bir qismidan o'nlab mikrongacha o'zgaradi. Mikrotubalar SiC plastinkalari yuzasida katta chuqurga o'xshash sirt xususiyatlarini ko'rsatadi. Odatda, mikrotubalarning zichligi taxminan 0,1 ~ 1 sm-2 ni tashkil qiladi va tijorat plastinkalari ishlab chiqarish sifatini monitoring qilishda pasayishda davom etadi.
Vintli dislokatsiyalar (TSD) va chekka dislokatsiyalari (TED)
SiCdagi dislokatsiyalar qurilmaning degradatsiyasi va ishdan chiqishining asosiy manbai hisoblanadi. Vintli dislokatsiyalar (TSD) ham, chekka dislokatsiyalar (TED) ham o'sish o'qi bo'ylab harakatlanadi, Burger vektorlari mos ravishda <0001> va 1/3<11–20> ga teng.
Vintli dislokatsiyalar (TSD) ham, chekka dislokatsiyalar (TED) ham substratdan plastinka yuzasiga cho'zilishi va kichik chuqurga o'xshash sirt xususiyatlarini keltirib chiqarishi mumkin (4b-rasm). Odatda, chekka dislokatsiyalarining zichligi vintli dislokatsiyalarning zichligidan taxminan 10 baravar ko'p. Kengaytirilgan vintli dislokatsiyalar, ya'ni substratdan epilayergacha cho'zilgan, boshqa nuqsonlarga aylanishi va o'sish o'qi bo'ylab tarqalishi mumkin. DavomidaSiC epitaksialo'sishda vintli dislokatsiyalar ustma-ust tushish yoriqlariga (SF) yoki sabzi nuqsonlariga aylantiriladi, epital qatlamlardagi chekka dislokatsiyalar esa epitaksial o'sish paytida substratdan meros bo'lib o'tgan bazal tekislik dislokatsiyalaridan (BPD) o'zgarishi ko'rsatilgan.
Asosiy tekislik dislokatsiyasi (BPD)
SiC bazal tekisligida joylashgan, Burgers vektori 1/3 <11–20> ga teng. SiC plastinkalari yuzasida BPDlar kamdan-kam hollarda paydo bo'ladi. Ular odatda 1500 sm-2 zichlikdagi substratda to'plangan, epilatör qatlamidagi zichligi esa atigi 10 sm-2 ni tashkil qiladi. Fotolyuminestsentsiya (PL) yordamida BPDlarni aniqlash 4c-rasmda ko'rsatilgandek, chiziqli xususiyatlarni ko'rsatadi. DavomidaSiC epitaksialo'sishda kengaytirilgan BPDlar ustma-ust tushish yoriqlariga (SF) yoki chekka dislokatsiyalariga (TED) aylantirilishi mumkin.
Yig'ishdagi nosozliklar (SF)
SiC bazal tekisligining ustma-ust qo'yish ketma-ketligidagi nuqsonlar. Ustma-ust qo'yish yoriqlari epitaksial qatlamda substratda SFlarni meros qilib olish orqali paydo bo'lishi yoki bazal tekislik dislokatsiyalari (BPD) va tishli vintli dislokatsiyalarning (TSD) kengayishi va o'zgarishi bilan bog'liq bo'lishi mumkin. Odatda, SFlarning zichligi 1 sm-2 dan kam va ular 4e-rasmda ko'rsatilgandek, PL yordamida aniqlanganda uchburchak xususiyatni namoyon qiladi. Biroq, SiC da Shockley turi va Frank turi kabi turli xil ustma-ust qo'yish yoriqlari hosil bo'lishi mumkin, chunki tekisliklar orasidagi ustma-ust qo'yish energiyasining ozgina miqdori ham ustma-ust qo'yish ketma-ketligida sezilarli darajada nosimmetriklikka olib kelishi mumkin.
Yiqilish
Yiqilish nuqsoni asosan o'sish jarayonida reaksiya kamerasining yuqori va yon devorlariga zarrachalarning tushishidan kelib chiqadi, bu esa reaksiya kamerasining grafit sarf materiallarini davriy texnik xizmat ko'rsatish jarayonini optimallashtirish orqali optimallashtirilishi mumkin.
Uchburchak nuqson
Bu 4g-rasmda ko'rsatilgandek, SiC epilatör qatlamining yuzasiga bazal tekislik yo'nalishi bo'ylab cho'zilgan 3C-SiC politipli qo'shilishdir. U epitaksial o'sish paytida SiC epilatör qatlamining yuzasiga tushadigan zarrachalar tomonidan hosil bo'lishi mumkin. Zarrachalar epilatör qatlamiga singib ketadi va o'sish jarayoniga xalaqit beradi, natijada 3C-SiC politipli qo'shilishlar paydo bo'ladi, ular uchburchak mintaqaning uchlarida joylashgan zarrachalar bilan o'tkir burchakli uchburchak sirt xususiyatlarini ko'rsatadi. Ko'pgina tadqiqotlar politipli qo'shilishlarning kelib chiqishini sirt tirnalishlari, mikrotrubalar va o'sish jarayonining noto'g'ri parametrlari bilan bog'lagan.
Sabzi nuqsoni
Sabzi nuqsoni - bu TSD va SF bazal kristall tekisliklarida joylashgan, Frank tipidagi dislokatsiya bilan tugaydigan ikkita uchi bo'lgan ustma-ust tushish yorig'i kompleksi va sabzi nuqsonining kattaligi prizmatik ustma-ust tushish yorig'i bilan bog'liq. Bu xususiyatlarning kombinatsiyasi sabzi nuqsonining sirt morfologiyasini hosil qiladi, u 4f-rasmda ko'rsatilgandek, zichligi 1 sm-2 dan kam bo'lgan sabzi shakliga o'xshaydi. Sabzi nuqsonlari abraziv tirnalishlarda, TSDlarda yoki substrat nuqsonlarida osongina hosil bo'ladi.
Chiziqlar
Chiziqlar - bu 4-rasmda ko'rsatilgandek, ishlab chiqarish jarayonida SiC plastinkalari yuzasida hosil bo'lgan mexanik shikastlanishlar. SiC substratidagi tirnalishlar epilatör qatlamining o'sishiga xalaqit berishi, epilatör qatlami ichida bir qator yuqori zichlikdagi dislokatsiyalarni keltirib chiqarishi yoki tirnalishlar sabzi nuqsonlarining paydo bo'lishi uchun asos bo'lishi mumkin. Shuning uchun, SiC plastinkalarini to'g'ri parlatish juda muhim, chunki bu tirnalishlar qurilmaning faol sohasida paydo bo'lganda qurilmaning ishlashiga sezilarli ta'sir ko'rsatishi mumkin.
Boshqa sirt morfologiyasi nuqsonlari
Bosqichli bog'lanish - bu SiC epitaksial o'sish jarayonida hosil bo'lgan sirt nuqsoni bo'lib, u SiC epitaksial qatlami yuzasida o'tmas uchburchaklar yoki trapetsiya shaklidagi xususiyatlarni hosil qiladi. Sirt chuqurlari, tepaliklar va dog'lar kabi boshqa ko'plab sirt nuqsonlari mavjud. Bu nuqsonlar odatda optimallashtirilmagan o'sish jarayonlari va abraziv shikastlanishning to'liq olib tashlanishi natijasida yuzaga keladi, bu esa qurilmaning ishlashiga salbiy ta'sir qiladi.
Joylashtirilgan vaqt: 2024-yil 5-iyun