SiC क्रिस्टलमा अव्यवस्था

SiC सब्सट्रेटमा माइक्रोस्कोपिक दोषहरू हुन सक्छन्, जस्तै थ्रेडिङ स्क्रू डिस्लोकेशन (TSD), थ्रेडिङ एज डिस्लोकेशन (TED), बेस प्लेन डिस्लोकेशन (BPD), र अन्य। यी दोषहरू आणविक स्तरमा परमाणुहरूको व्यवस्थामा विचलनका कारण हुन्छन्।

SiC क्रिस्टलहरू सामान्यतया सी-अक्षको समानान्तर वा यससँग सानो कोणमा विस्तार हुने तरिकामा बढ्छन्, जसको अर्थ सी-प्लेनलाई आधार विमान पनि भनिन्छ। क्रिस्टलमा दुई मुख्य प्रकारका विस्थापनहरू छन्। जब डिस्लोकेशन लाइन बेस प्लेनमा लम्ब हुन्छ, क्रिस्टलले बीज क्रिस्टलबाट एपिटेक्सियल बढेको क्रिस्टलमा विस्थापनहरू प्राप्त गर्दछ। यी डिसलोकेशनहरू पेनिट्रेटिंग डिसलोकेशनहरू भनेर चिनिन्छन् र थ्रेडिङ एज डिस्लोकेशन (TED) र थ्रेडिङ स्क्रू डिसलोकेशन (TSD) मा वर्गीकृत गर्न सकिन्छ बर्नौली भेक्टरको डिसलोकेशन लाइनमा अभिमुखीकरणको आधारमा। डिसलोकेशन, जहाँ डिसलोकेशन लाइनहरू र ब्रोन्स्टेड भेक्टरहरू बेस प्लेनमा हुन्छन्, तिनीहरूलाई बेस प्लेन डिसलोकेशन (BPD) भनिन्छ। SiC क्रिस्टलहरूमा पनि कम्पोजिट डिसलोकेशन हुन सक्छ, जुन माथिको विस्थापनहरूको संयोजन हो।

1. TED र TSD

दुबै थ्रेडेड डिसलोकेशन (TSDs) र थ्रेडेड एज डिसलोकेशन (TEDs) क्रमशः <0001> र 1/3<11-20> को विभिन्न बर्गर भेक्टरहरूसँग [0001] वृद्धि अक्षको साथ चल्छन्।

दुबै TSDs र TEDs ले सब्सट्रेटबाट वेफर सतहसम्म विस्तार गर्न सक्छ र सानो पिट-जस्तो सतह सुविधाहरू उत्पादन गर्न सक्छ। सामान्यतया, TEDs को घनत्व लगभग 8,000-10,000 1/cm2 हुन्छ, जुन TSDs को लगभग 10 गुणा हो।

SiC epitaxial वृद्धि प्रक्रियाको समयमा, TSD विस्तारित TSD को सब्सट्रेट देखि epitaxial तह सम्म फैलिएको सब्सट्रेट प्लेन मा अन्य दोष मा रूपान्तरण र वृद्धि अक्ष संग प्रचार गर्न सक्छ।

यो देखाइएको छ कि SiC epitaxial बृद्धिको क्रममा, TSD लाई सब्सट्रेट प्लेनमा स्ट्याकिंग लेयर फल्ट्स (SF) वा गाजर दोषहरूमा रूपान्तरण हुन्छ, जबकि एपिटाक्सियल तहमा TED एपिटेक्सियल वृद्धिको समयमा सब्सट्रेटबाट वंशानुगत रूपमा BPD बाट रूपान्तरण भएको देखाइएको छ।

2. BPD

बेसल प्लेन डिस्लोकेशन (BPDs), जो SiC क्रिस्टलको [0001] प्लेनमा अवस्थित छन्, 1/3 <11-20> को बर्गर भेक्टर हुन्छ।

बीपीडीहरू विरलै SiC वेफर्सको सतहमा देखा पर्छन्। यी सामान्यतया 1500 1/cm2 को घनत्वमा सब्सट्रेटमा केन्द्रित हुन्छन्, जबकि epitaxial तहमा तिनीहरूको घनत्व लगभग 10 1/cm2 मात्र हुन्छ।

यो बुझिन्छ कि BPDs को घनत्व SiC सब्सट्रेट को बढ्दो मोटाई संग घट्छ। फोटोलुमिनेसेन्स (PL) प्रयोग गरेर जाँच गर्दा, BPD ले रैखिक सुविधाहरू देखाउँदछ। SiC epitaxial वृद्धि प्रक्रिया को समयमा, विस्तारित BPD SF वा TED मा रूपान्तरण हुन सक्छ।

माथिबाट, यो स्पष्ट छ कि दोषहरू SiC सब्सट्रेट वेफरमा अवस्थित छन्। यी दोषहरू पातलो फिल्महरूको एपिटेक्सियल वृद्धिमा वंशानुगत हुन सक्छ, जसले SiC उपकरणलाई घातक क्षति पुर्‍याउन सक्छ। यसले उच्च ब्रेकडाउन फिल्ड, उच्च रिभर्स भोल्टेज, र कम चुहावट प्रवाह जस्ता SiC को फाइदाहरू गुमाउन सक्छ। यसबाहेक, यसले उत्पादनको योग्यता दर घटाउन सक्छ र कम विश्वसनीयताका कारण SiC को औद्योगिकीकरणमा ठूलो अवरोध खडा गर्न सक्छ।