ステップ成長が炭化ケイ素の欠陥を減らすという話題について話すとき、その成長プロセスを議論する必要があります。炭化ケイ素単結晶. 気固相転移は、PVTまたはHTCVD法による炭化ケイ素単結晶の成長プロセスに関与しています。 したがって、成長には 3 つのモード、すなわちアイランド成長 (Volmer-Weber、VW)、層状成長 (Frankvander-Merwe、FM)、および混合成長 (Stranski-Krasannov、SK) があります。
なぜ3つの成長モードがあるのですか? その理由は、堆積ガス原子と堆積ガス原子の役割、および堆積ガス原子と基板原子の役割の 2 つの効果のバランスにあります。
- アイランド成長：堆積原子と基板原子の役割＜堆積原子と堆積原子の役割。
- 層状成長：堆積原子と基板原子の役割＞堆積原子と堆積原子の役割。
- 混合成長: 最初の層の成長、次に島の成長。
成長モードを下の図に示します。
アイランド成長は、4H-SiC上に3C-SiCを成長させるのが容易です。 炭化珪素の欠陥を防止するためには、層状成長として成長を制御する必要があります。 ただし、純粋な炭素-シリコン二重層は混合成長を経ます。最初は層状成長であっても、後で他のタイプの炭化ケイ素単結晶に欠陥が成長し始めます。
その理由を微視的に分析することができます。堆積したガス原子を六面体と見なすと、基板片の表面は、接触面の数に基づいて、テラス、ステップ、およびキンクに分割されます。 3 つすべてが TLK 構造と呼ばれます。
- メサと堆積した原子の間の接触面は 1 です。
- ステップと堆積した原子の間の接触面は 2 です。
- キンクと堆積した原子の間の接触面は 3 です。
ステップの接触面はメサの接触面よりも多く、堆積原子と基板原子の影響はより強くなります。 このように、堆積原子と基板原子の役割＞堆積原子と堆積原子の役割を実現することができる。 そのため、メサが段差となるように、オフ角を持った基板や種結晶を得るために、単結晶をあるオフ角で切断するのが一般的である。
炭化ケイ素のステップ制御エピタキシー成長: (0001) 面に対してオフ角を持つ基板を使用して、より多くのステップを構築し、メサなどの炭化ケイ素の欠陥を減らし、自然核生成を防ぎ、さらに 3C- の形成を防ぎます。 SiC。
図(a) 3C-SiCの二次元成長モデル
図(b) 4H-SiCホモエピタキシャルステップフロー成長モデル
3C-SiC核生成は、4°以下の偏差で低オフ角基板でも発生し、三角形の欠陥が発生します。 三角欠陥＝2個の基底面転位＋積層欠陥、2個の基底面転位が斜辺に伸び、真ん中が積層欠陥で直接崩壊しやすい。 炭化ケイ素の欠陥を回避するには、温度、空気の流れ、およびその他の条件を制御する必要があります。
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