SiC क्रिस्टल्स मध्ये अव्यवस्था

SiC सब्सट्रेटमध्ये सूक्ष्म दोष असू शकतात, जसे की थ्रेडिंग स्क्रू डिस्लोकेशन (टीएसडी), थ्रेडिंग एज डिस्लोकेशन (टीईडी), बेस प्लेन डिस्लोकेशन (बीपीडी) आणि इतर. हे दोष अणू स्तरावरील अणूंच्या व्यवस्थेतील विचलनामुळे उद्भवतात.

SiC क्रिस्टल्स सामान्यत: c-अक्षाच्या समांतर किंवा त्याच्यासह लहान कोनात वाढतात, ज्याचा अर्थ सी-प्लेनला बेस प्लेन म्हणून देखील ओळखले जाते. क्रिस्टलमध्ये दोन मुख्य प्रकारचे विस्थापन आहेत. जेव्हा डिस्लोकेशन लाइन बेस प्लेनला लंब असते, तेव्हा क्रिस्टलला बीज क्रिस्टलमधून एपिटॅक्सियल वाढलेल्या क्रिस्टलमध्ये विस्थापन प्राप्त होते. या विस्थापनांना पेनिट्रेटिंग डिस्लोकेशन्स म्हणून ओळखले जाते आणि बर्नौली वेक्टरच्या विस्थापन रेषेकडे अभिमुखतेवर आधारित थ्रेडिंग एज डिस्लोकेशन (टीईडी) आणि थ्रेडिंग स्क्रू डिस्लोकेशन (टीएसडी) मध्ये वर्गीकृत केले जाऊ शकते. डिस्लोकेशन, जिथे डिस्लोकेशन रेषा आणि ब्रॉन्स्टेड वेक्टर दोन्ही बेस प्लेनमध्ये असतात, त्यांना बेस प्लेन डिस्लोकेशन (BPD) म्हणतात. SiC क्रिस्टल्समध्ये संमिश्र विस्थापन देखील असू शकतात, जे वरील विस्थापनांचे संयोजन आहेत.

1. TED आणि TSD

दोन्ही थ्रेडेड डिस्लोकेशन (टीएसडी) आणि थ्रेडेड एज डिस्लोकेशन (टीईडी) अनुक्रमे <0001> आणि 1/3<11-20> च्या वेगवेगळ्या बर्गर वेक्टरसह [0001] वाढ अक्षावर चालतात.

TSDs आणि TEDs दोन्ही सब्सट्रेटपासून वेफरच्या पृष्ठभागापर्यंत विस्तारू शकतात आणि लहान खड्ड्यासारख्या पृष्ठभागाची वैशिष्ट्ये निर्माण करू शकतात. सामान्यतः, TEDs ची घनता सुमारे 8,000-10,000 1/cm2 असते, जी TSD पेक्षा जवळपास 10 पट असते.

SiC epitaxial वाढीच्या प्रक्रियेदरम्यान, TSD विस्तारित TSD च्या सब्सट्रेटपासून एपिटॅक्सियल लेयरपर्यंत विस्तारित आहे, हे सब्सट्रेट प्लेनवरील इतर दोषांमध्ये रूपांतरित होऊ शकते आणि वाढीच्या अक्षावर पसरू शकते.

असे दिसून आले आहे की SiC एपिटॅक्सियल वाढीदरम्यान, TSD चे रूपांतर स्टॅकिंग लेयर फॉल्ट्स (SF) किंवा सब्सट्रेट प्लेनवरील गाजर दोषांमध्ये होते, तर एपिटॅक्सियल लेयरमधील TED हे एपिटॅक्सियल वाढीदरम्यान सब्सट्रेटमधून वारशाने मिळालेल्या BPD मधून बदललेले दर्शविले जाते.

2. बीपीडी

बेसल प्लेन डिस्लोकेशन्स (BPDs), जे SiC क्रिस्टल्सच्या [0001] प्लेनमध्ये असतात, त्यांचा बर्गर वेक्टर 1/3 <11-20> असतो.

बीपीडी क्वचितच SiC वेफर्सच्या पृष्ठभागावर दिसतात. हे सहसा 1500 1/cm2 च्या घनतेवर सब्सट्रेटवर केंद्रित असतात, तर एपिटॅक्सियल लेयरमध्ये त्यांची घनता फक्त 10 1/cm2 असते.

हे समजले जाते की बीपीडीची घनता SiC सब्सट्रेटच्या वाढत्या जाडीसह कमी होते. फोटोलुमिनेसेन्स (PL) वापरून तपासले असता, BPD रेखीय वैशिष्ट्ये दर्शवतात. SiC epitaxial वाढ प्रक्रियेदरम्यान, विस्तारित BPD SF किंवा TED मध्ये रूपांतरित होऊ शकते.

वरीलवरून, हे स्पष्ट होते की SiC सब्सट्रेट वेफरमध्ये दोष उपस्थित आहेत. हे दोष पातळ फिल्म्सच्या एपिटॅक्सियल वाढीमध्ये वारशाने मिळू शकतात, ज्यामुळे SiC यंत्रास घातक नुकसान होऊ शकते. यामुळे उच्च ब्रेकडाउन फील्ड, उच्च रिव्हर्स व्होल्टेज आणि कमी गळती करंट यांसारखे SiC चे फायदे गमावू शकतात. शिवाय, यामुळे उत्पादनाचा पात्रता दर कमी होऊ शकतो आणि विश्वासार्हता कमी झाल्यामुळे SiC च्या औद्योगिकीकरणात मोठे अडथळे निर्माण होऊ शकतात.