SiC kristallarında dislokasiya

SiC substratında dişli vida dislokasiyası (TSD), yivli vida dislokasiyası (TED), əsas təyyarə dislokasiyası (BPD) və başqaları kimi mikroskopik qüsurlar ola bilər. Bu qüsurlar atomların atom səviyyəsində düzülüşündəki sapmalardan qaynaqlanır.

SiC kristalları adətən c oxuna paralel və ya onunla kiçik bir bucaq altında uzanan şəkildə böyüyür, yəni c müstəvisi əsas müstəvi kimi də tanınır. Kristalda iki əsas dislokasiya növü var. Dislokasiya xətti baza müstəvisinə perpendikulyar olduqda, kristal dislokasiyaları toxum kristalından epitaksial böyüdülmüş kristala miras alır. Bu dislokasiyalar nüfuz edən dislokasiyalar kimi tanınır və Bernoulli vektorunun dislokasiya xəttinə oriyentasiyası əsasında yivli kənar dislokasiyalara (TED) və yivli vida dislokasiyalarına (TSD) təsnif edilə bilər. Həm dislokasiya xətlərinin, həm də Brönsted vektorlarının baza müstəvisində olduğu dislokasiyalara əsas müstəvi dislokasiyaları (BPD) deyilir. SiC kristallarında yuxarıdakı dislokasiyaların birləşməsi olan kompozit dislokasiyalar da ola bilər.

1. TED&TSD

Həm yivli dislokasiyalar (TSD), həm də yivli kənar dislokasiyalar (TED) müvafiq olaraq <0001> və 1/3<11-20> müxtəlif Burger vektorları ilə [0001] böyümə oxu boyunca hərəkət edir.

Həm TSD, həm də TED substratdan vafli səthə qədər uzana bilər və kiçik çuxura bənzər səth xüsusiyyətləri yarada bilər. Tipik olaraq, TED-lərin sıxlığı təxminən 8,000-10,000 1/sm2 təşkil edir ki, bu da TSD-lərdən təxminən 10 dəfə çoxdur.

SiC epitaksial böyümə prosesi zamanı TSD substratdan uzanan TSD-nin epitaksial təbəqəsinə qədər uzanır, substrat müstəvisində digər qüsurlara çevrilə bilər və böyümə oxu boyunca yayıla bilər.

Göstərilmişdir ki, SiC epitaksial böyüməsi zamanı TSD substrat müstəvisində yığılan təbəqə qüsurlarına (SF) və ya kök qüsurlarına çevrilir, epitaksial təbəqədəki TED isə epitaksial böyümə zamanı substratdan miras qalmış BPD-dən çevrilir.

2. BPD

SiC kristallarının [0001] müstəvisində yerləşən bazal müstəvi dislokasiyaları (BPD) 1/3 <11-20> Burgers vektoruna malikdir.

BPD-lər nadir hallarda SiC vaflilərinin səthində görünür. Bunlar adətən substratda 1500 1/sm2 sıxlıqda cəmlənir, halbuki onların epitaksial təbəqədə sıxlığı cəmi 10 1/sm2 təşkil edir.

BPD-lərin sıxlığının SiC substratının qalınlığının artması ilə azaldığı başa düşülür. Fotolüminessensiyadan (PL) istifadə edilərkən, BPD-lər xətti xüsusiyyətlər göstərir. SiC epitaksial böyümə prosesi zamanı uzadılmış BPD SF və ya TED-ə çevrilə bilər.

Yuxarıda göstərilənlərdən aydın olur ki, SiC substratı vaflisində qüsurlar mövcuddur. Bu qüsurlar nazik təbəqələrin epitaksial böyüməsində miras qala bilər ki, bu da SiC cihazına ölümcül ziyan vura bilər. Bu, SiC-nin yüksək qırılma sahəsi, yüksək tərs gərginlik və aşağı sızma cərəyanı kimi üstünlüklərinin itirilməsinə səbəb ola bilər. Bundan əlavə, bu, məhsulun keyfiyyət dərəcəsini azalda bilər və etibarlılığın azalması səbəbindən SiC-nin sənayeləşməsinə böyük maneələr yarada bilər.