Морфология поверхности пленок SiC полученных методом магнетронного распыления в зависимости от ростовой температуры - Изоморфизм и варизонные структуры карбида кремния

Для получения пленок SiC использовалась вакуумная установка типа УРМ3, модернизированная с учетом особенностей предполагаемой методики получения. Установка содержит двухступенчатую систему откачки вакуума (до 10-6 Мм. рт. ст.), система напуска газов (аргона, азота), магнетронная распылительная система и система нагрева подложки.

Распыление проводилось магнетроном планарного типа, изготовленного на основе магнитов NdFeB, охлаждаемого проточной водой. Для получения разряда использовался источник питания со стабилизацией тока "Statron 4205". Для регулирования и поддержания температуры подложки стабильной применялась автоматическая система высокоточного регулирования температуры ВРТ-3.

асм поверхность подложки 6h-sic до напыления пленки карбида кремния

Рис.3.3. АСМ поверхность подложки 6H-SiC до напыления пленки карбида кремния

На рис.3.3 изображена поверхность монокристаллической SiC подложки где хорошо заметны линии шлифования где шероховатость поверхности составляет около 8nm (Лелли образец). Основными дефектами структуры пленок являются дислокации наследуемые из подложки (рис.3.3). Такие дефекты легко можно наблюдать на поверхности пленки, выращенной на подложке, содержащей дислокации, царапины, образующихся во время механической полировки подложек.

Все образцы были получены при фиксированных технологических параметрах, кроме температуры подложки.

Образец M10. Образец M10 был получен при температуре TS =1000 ОС. На рисунке 3.4 представлено изображение участка пленки SiC. На поверхности видны центры кристаллизации субмикронных размеров. Перепад высот на поверхности составляет в среднем 460 нм.

(а) (б)

Рис. 3.4. АСМ изображение пленки образца M10: а - топографическое; б - пространственное

На рисунке 3.5 (a) топографической картине видны отдельные участки коалисценции. Зерна на поверхности образца имеют преимущественно треугольную форму, с размерами в среднем 420 нм.

(а) (б)

Рис. 3.5. АСМ изображение пленки образца М10: а) - топографическое, б) - контур зерен. Размер скана 5х5 мкм.

Таким образом, топографическая картина, исследованная контактным методом рассогласования (рисунок 3.5 б) силы показывает более подробную информацию о формировании и рекристаллизации отдельных участков на поверхности пленки SiC, что трудно заметить на рисунке 3.5 а) исследованным методом постоянной силы.

Образец N8. При увеличении ростовой температуры до ТS=1060 ОС произошло консалидация зерен в островки. Перепады высот на поверхности образца составляют в среднем 75 нм. Зерна имеют преимущественно треугольную форму, с размерами в 430 нм.

Исследование другой области данного образца рисунок 3.6 показало, что в центральной области топографической картины, размерами 3,1Ч5,4 мкм замечено отличительный от остальной поверхности пленки участок. Исследования фазовой картины данной области рисунок 3.6 б показывает существенное отличие по фазе.

Вероятно, сформированная пленка SiC на поверхности 6H - SiC другой политипной модификации. Это происходит вследствие градиента температуры по всей площади подложки, известно, что карбид кремния имеет более 250 политипных модификаций.

(а) (б)

Рис.3.6. АСМ изображение поверхности образца N8: а - топографическое, б - пространственное.

(а) (б)

Рис. 3.7. АСМ изображение поверхности образца N8: а - топографическое изображение, б - фазовый контраст

Образец D5 . Исследование морфологии поверхности образца D5 полученного при ТS= 1130 ОС показывает, что пленка формируется в однородной фазе.

(а) (б)

Рис. 3.8. АСМ изображение поверхности образца D5: а - топографическое, б - пространственное

Средий перепад высот образца D5 составляет 70 нм, шероховатость составляет 6,7 нм.

Образец Р3. Образец P3 полученный при той же температуре, что и D5 и далее отожгли его в вакууме при T=1480 ОС в течении 20 минут. Рисунок 3.9 показывает нам поверхность данного образца, сформированную после отжига. Поверхность образца сформировалась в виде террас, свойственное механизму роста в виде спирали. Террасы на поверхности пленки SiC имеет перепад высот со средними размерами в 5 нм.

(а) (б)

асм изображение поверхности образца p3

Рис. 3.9. АСМ изображение поверхности образца P3: а - топографическое, б - оптическое

На рисунке 3.10 приведен профиль сечения дефекта роста на поверхности SiC, глубиной 1,8 мкм, шириной грани в 2,3 мкм.

асм изображение поверхности образца k7

Рис. 3.10. АСМ изображение поверхности образца K7: а - топографическое, б - профиль сечения.

Для определения достоверности было произведено исследование поверхности данной пленки с помощью РЭМ (рисунок 3.11), анализ которого подтверждает полученные результаты АСМ.

Рис. 3.11. РЭМ изображение поверхности образца K7

Похожие статьи




Морфология поверхности пленок SiC полученных методом магнетронного распыления в зависимости от ростовой температуры - Изоморфизм и варизонные структуры карбида кремния

Предыдущая | Следующая