SiC స్ఫటికాలలో తొలగుట

SiC సబ్‌స్ట్రేట్‌లో థ్రెడింగ్ స్క్రూ డిస్‌లోకేషన్ (TSD), థ్రెడింగ్ ఎడ్జ్ డిస్‌లోకేషన్ (TED), బేస్ ప్లేన్ డిస్‌లోకేషన్ (BPD) మరియు ఇతర సూక్ష్మదర్శిని లోపాలు ఉండవచ్చు. పరమాణు స్థాయిలో పరమాణువుల అమరికలోని విచలనాల వల్ల ఈ లోపాలు ఏర్పడతాయి.

SiC స్ఫటికాలు సాధారణంగా c-అక్షానికి సమాంతరంగా లేదా దానితో ఒక చిన్న కోణంలో విస్తరించే విధంగా పెరుగుతాయి, అంటే c-ప్లేన్‌ను బేస్ ప్లేన్ అని కూడా అంటారు. క్రిస్టల్‌లో రెండు ప్రధాన రకాల డిస్‌లోకేషన్‌లు ఉన్నాయి. తొలగుట రేఖ బేస్ ప్లేన్‌కు లంబంగా ఉన్నప్పుడు, స్ఫటికం విత్తన స్ఫటికం నుండి ఎపిటాక్సియల్ గ్రోన్డ్ క్రిస్టల్‌లోకి తొలగుటలను వారసత్వంగా పొందుతుంది. ఈ డిస్‌లోకేషన్‌లను పెనెట్రేటింగ్ డిస్‌లోకేషన్స్ అని పిలుస్తారు మరియు బెర్నౌలీ వెక్టార్ డిస్‌లోకేషన్ లైన్‌కు ఓరియంటేషన్ ఆధారంగా థ్రెడింగ్ ఎడ్జ్ డిస్‌లోకేషన్స్ (TED) మరియు థ్రెడింగ్ స్క్రూ డిస్‌లోకేషన్స్ (TSD)గా వర్గీకరించవచ్చు. డిస్‌లోకేషన్స్, డిస్‌లోకేషన్ లైన్‌లు మరియు బ్రన్‌స్టెడ్ వెక్టర్స్ రెండూ బేస్ ప్లేన్‌లో ఉంటాయి, వీటిని బేస్ ప్లేన్ డిస్‌లోకేషన్స్ (BPD) అంటారు. SiC స్ఫటికాలు పైన పేర్కొన్న డిస్‌లోకేషన్‌ల కలయిక అయిన మిశ్రమ తొలగుటలను కూడా కలిగి ఉంటాయి.

1. TED&TSD

థ్రెడ్ డిస్‌లోకేషన్‌లు (TSDలు) మరియు థ్రెడ్ ఎడ్జ్ డిస్‌లోకేషన్‌లు (TEDలు) రెండూ వరుసగా <0001> మరియు 1/3<11-20> యొక్క విభిన్న బర్గర్స్ వెక్టర్‌లతో [0001] గ్రోత్ యాక్సిస్‌తో నడుస్తాయి.

TSDలు మరియు TEDలు రెండూ ఉపరితలం నుండి పొర ఉపరితలం వరకు విస్తరించి చిన్న గొయ్యి లాంటి ఉపరితల లక్షణాలను ఉత్పత్తి చేయగలవు. సాధారణంగా, TEDల సాంద్రత దాదాపు 8,000-10,000 1/cm2 ఉంటుంది, ఇది TSDల కంటే దాదాపు 10 రెట్లు ఎక్కువ.

SiC ఎపిటాక్సియల్ గ్రోత్ ప్రాసెస్‌లో, TSD సబ్‌స్ట్రేట్ నుండి ఎపిటాక్సియల్ లేయర్ వరకు విస్తరించిన TSD సబ్‌స్ట్రేట్ ప్లేన్‌పై ఇతర లోపాలుగా రూపాంతరం చెందుతుంది మరియు పెరుగుదల అక్షం వెంట వ్యాపిస్తుంది.

SiC ఎపిటాక్సియల్ పెరుగుదల సమయంలో, TSD సబ్‌స్ట్రేట్ ప్లేన్‌లో స్టాకింగ్ లేయర్ ఫాల్ట్‌లుగా (SF) లేదా క్యారెట్ లోపాలుగా రూపాంతరం చెందుతుందని తేలింది, అయితే ఎపిటాక్సియల్ లేయర్‌లోని TED ఎపిటాక్సియల్ పెరుగుదల సమయంలో సబ్‌స్ట్రేట్ నుండి సంక్రమించిన BPD నుండి రూపాంతరం చెందుతుందని చూపబడింది.

2. BPD

SiC స్ఫటికాల యొక్క [0001] ప్లేన్‌లో ఉన్న బేసల్ ప్లేన్ డిస్‌లోకేషన్స్ (BPDలు) 1/3 <11-20> బర్గర్స్ వెక్టర్‌ను కలిగి ఉంటాయి.

SiC పొరల ఉపరితలంపై BPDలు చాలా అరుదుగా కనిపిస్తాయి. ఇవి సాధారణంగా 1500 1/cm2 సాంద్రత వద్ద ఉపరితలంపై కేంద్రీకృతమై ఉంటాయి, అయితే ఎపిటాక్సియల్ పొరలో వాటి సాంద్రత కేవలం 10 1/cm2 మాత్రమే.

SiC సబ్‌స్ట్రేట్ యొక్క మందంతో BPDల సాంద్రత తగ్గుతుందని అర్థం. ఫోటోల్యూమినిసెన్స్ (PL) ఉపయోగించి పరిశీలించినప్పుడు, BPDలు సరళ లక్షణాలను చూపుతాయి. SiC ఎపిటాక్సియల్ వృద్ధి ప్రక్రియలో, విస్తరించిన BPD SF లేదా TEDగా రూపాంతరం చెందుతుంది.

పై నుండి, SiC సబ్‌స్ట్రేట్ పొరలో లోపాలు ఉన్నాయని స్పష్టంగా తెలుస్తుంది. ఈ లోపాలు సన్నని ఫిల్మ్‌ల యొక్క ఎపిటాక్సియల్ పెరుగుదలలో వారసత్వంగా పొందవచ్చు, ఇది SiC పరికరానికి ప్రాణాంతకమైన నష్టాన్ని కలిగిస్తుంది. ఇది అధిక బ్రేక్‌డౌన్ ఫీల్డ్, అధిక రివర్స్ వోల్టేజ్ మరియు తక్కువ లీకేజ్ కరెంట్ వంటి SiC ప్రయోజనాలను కోల్పోయేలా చేస్తుంది. ఇంకా, ఇది ఉత్పత్తి యొక్క అర్హత రేటును తగ్గిస్తుంది మరియు తగ్గిన విశ్వసనీయత కారణంగా SiC యొక్క పారిశ్రామికీకరణకు భారీ అడ్డంకులను కలిగిస్తుంది.