Die kerntegnologie vir die groei vanSiC epitaksiaalMateriale is eerstens defekbeheertegnologie, veral vir defekbeheertegnologie wat geneig is tot toestelversaking of betroubaarheidsdegradasie. Die studie van die meganisme van substraatdefekte wat in die epitaksiale laag uitbrei tydens die epitaksiale groeiproses, die oordrag- en transformasiewette van defekte by die koppelvlak tussen die substraat en die epitaksiale laag, en die nukleasiemeganisme van defekte is die basis vir die verduideliking van die korrelasie tussen substraatdefekte en epitaksiale strukturele defekte, wat effektief substraatsifting en epitaksiale prosesoptimalisering kan lei.
Die gebreke vansilikonkarbied epitaksiale laeword hoofsaaklik in twee kategorieë verdeel: kristaldefekte en oppervlakmorfologiedefekte. Kristaldefekte, insluitend puntdefekte, skroefontwrigtings, mikrotubulusdefekte, randontwrigtings, ens., ontstaan meestal uit defekte op SiC-substrate en diffundeer in die epitaksiale laag. Oppervlakmorfologiedefekte kan direk met die blote oog met 'n mikroskoop waargeneem word en het tipiese morfologiese eienskappe. Oppervlakmorfologiedefekte sluit hoofsaaklik in: Kras, Driehoekige defek, Worteldefek, Ondergang en Deeltjie, soos getoon in Figuur 4. Tydens die epitaksiale proses kan vreemde deeltjies, substraatdefekte, oppervlakskade en epitaksiale prosesafwykings almal die plaaslike stapvloei-groeimodus beïnvloed, wat lei tot oppervlakmorfologiedefekte.
Tabel 1. Oorsake vir die vorming van algemene matriksdefekte en oppervlakmorfologiedefekte in SiC-epitaksiale lae
Puntdefekte
Puntdefekte word gevorm deur vakante plekke of gapings by 'n enkele roosterpunt of verskeie roosterpunte, en hulle het geen ruimtelike uitbreiding nie. Puntdefekte kan in elke produksieproses voorkom, veral in iooninplanting. Hulle is egter moeilik om op te spoor, en die verband tussen die transformasie van puntdefekte en ander defekte is ook redelik kompleks.
Mikropype (MP)
Mikropype is hol skroefontwrigtings wat langs die groeias voortplant, met 'n Burgers-vektor <0001>. Die deursnee van mikrobuise wissel van 'n fraksie van 'n mikron tot tientalle mikron. Mikrobuise toon groot putagtige oppervlakkenmerke op die oppervlak van SiC-wafers. Tipies is die digtheid van mikrobuise ongeveer 0.1~1cm-2 en bly afneem in kommersiële waferproduksiekwaliteitmonitering.
Skroefontwrigtings (TSD) en randontwrigtings (TED)
Ontwrigtings in SiC is die hoofbron van toesteldegradasie en -mislukking. Beide skroefontwrigtings (TSD) en randontwrigtings (TED) loop langs die groei-as, met Burgers-vektore van <0001> en 1/3<11–20>, onderskeidelik.
Beide skroefontwrigtings (TSD) en randontwrigtings (TED) kan vanaf die substraat na die waferoppervlak strek en klein putagtige oppervlakkenmerke meebring (Figuur 4b). Tipies is die digtheid van randontwrigtings ongeveer 10 keer dié van skroefontwrigtings. Uitgebreide skroefontwrigtings, dit wil sê, wat vanaf die substraat na die epilaag strek, kan ook in ander defekte transformeer en langs die groeias voortplant. GedurendeSiC epitaksiaalgroei, word skroefontwrigtings omgeskakel na stapelfoute (SF) of worteldefekte, terwyl randontwrigtings in epilae getoon word omgeskakel te word vanaf basale vlakontwrigtings (BPD's) wat van die substraat geërf word tydens epitaksiale groei.
Basiese vlakontwrigting (BPD)
Geleë op die SiC basale vlak, met 'n Burgers-vektor van 1/3 <11–20>. BPD's verskyn selde op die oppervlak van SiC-wafers. Hulle is gewoonlik gekonsentreer op die substraat met 'n digtheid van 1500 cm-2, terwyl hul digtheid in die epilaag slegs ongeveer 10 cm-2 is. Opsporing van BPD's met behulp van fotoluminessensie (PL) toon lineêre kenmerke, soos getoon in Figuur 4c. GedurendeSiC epitaksiaalgroei, kan uitgebreide BPD's omgeskakel word in stapelfoute (SF) of randontwrigtings (TED).
Stapelfoute (SF's)
Defekte in die stapelvolgorde van die SiC-basale vlak. Stapelfoute kan in die epitaksiale laag verskyn deur SF's in die substraat te erf, of verband hou met die uitbreiding en transformasie van basale vlakontwrigtings (BPD's) en skroefdraadontwrigtings (TSD's). Oor die algemeen is die digtheid van SF's minder as 1 cm-2, en hulle vertoon 'n driehoekige kenmerk wanneer dit met PL opgespoor word, soos getoon in Figuur 4e. Verskeie tipes stapelfoute kan egter in SiC gevorm word, soos Shockley-tipe en Frank-tipe, omdat selfs 'n klein hoeveelheid stapelenergie-wanorde tussen vlakke tot 'n aansienlike onreëlmatigheid in die stapelvolgorde kan lei.
Ondergang
Die ondervaldefek ontstaan hoofsaaklik as gevolg van die deeltjieval op die boonste en sywande van die reaksiekamer tydens die groeiproses, wat geoptimaliseer kan word deur die periodieke onderhoudsproses van die reaksiekamer se grafietverbruiksgoedere te optimaliseer.
Driehoekige defek
Dit is 'n 3C-SiC politipe-insluiting wat tot by die oppervlak van die SiC-epilaag langs die basale vlakrigting strek, soos getoon in Figuur 4g. Dit kan gegenereer word deur die vallende deeltjies op die oppervlak van die SiC-epilaag tydens epitaksiale groei. Die deeltjies is in die epilaag ingebed en belemmer die groeiproses, wat lei tot 3C-SiC politipe-insluitings, wat skerphoekige driehoekige oppervlakkenmerke toon met die deeltjies wat by die hoekpunte van die driehoekige gebied geleë is. Baie studies het ook die oorsprong van politipe-insluitings toegeskryf aan oppervlakkrap, mikropype en onbehoorlike parameters van die groeiproses.
Worteldefek
'n Worteldefek is 'n stapelverskuiwingskompleks met twee punte geleë by die TSD- en SF-basale kristalvlakke, beëindig deur 'n Frank-tipe ontwrigting, en die grootte van die worteldefek hou verband met die prismatiese stapelverskuiwing. Die kombinasie van hierdie kenmerke vorm die oppervlakmorfologie van die worteldefek, wat lyk soos 'n wortelvorm met 'n digtheid van minder as 1 cm-2, soos getoon in Figuur 4f. Worteldefekte word maklik gevorm by poleerskrape, TSD's of substraatdefekte.
Krappe
Krappe is meganiese skade aan die oppervlak van SiC-wafers wat tydens die produksieproses gevorm word, soos getoon in Figuur 4h. Krappe op die SiC-substraat kan die groei van die epilaag belemmer, 'n ry hoëdigtheid-ontwrigtings binne die epilaag veroorsaak, of skrape kan die basis vorm vir die vorming van worteldefekte. Daarom is dit van kritieke belang om SiC-wafers behoorlik te poleer, want hierdie skrape kan 'n beduidende impak op toestelprestasie hê wanneer hulle in die aktiewe area van die toestel verskyn.
Ander oppervlakmorfologiese defekte
Stapvormige bonsvorming is 'n oppervlakdefek wat tydens die SiC-epitaksiale groeiproses gevorm word, wat stompe driehoeke of trapesiumvormige kenmerke op die oppervlak van die SiC-epilaag veroorsaak. Daar is baie ander oppervlakdefekte, soos oppervlakkuile, stampe en vlekke. Hierdie defekte word gewoonlik veroorsaak deur ongeoptimaliseerde groeiprosesse en onvolledige verwydering van poleerskade, wat die toestel se werkverrigting nadelig beïnvloed.
Plasingstyd: 05 Junie 2024