Асноўная тэхналогія для ростуэпітаксіяльны SiCМатэрыялы - гэта, перш за ўсё, тэхналогія кантролю дэфектаў, асабліва для тэхналогій кантролю дэфектаў, якія схільныя да паломак прылад або зніжэння надзейнасці. Вывучэнне механізму распаўсюджвання дэфектаў падкладкі ў эпітаксіяльны пласт падчас працэсу эпітаксіяльнага росту, законаў пераносу і трансфармацыі дэфектаў на мяжы паміж падкладкай і эпітаксіяльным пластом, а таксама механізму зародкаўтварэння дэфектаў з'яўляюцца асновай для высвятлення карэляцыі паміж дэфектамі падкладкі і эпітаксіяльнымі структурнымі дэфектамі, што можа эфектыўна накіроўваць скрынінг падкладкі і аптымізацыю эпітаксіяльнага працэсу.
ДэфектыЭпітаксіяльныя пласты карбіду крэмніюу асноўным падзяляюцца на дзве катэгорыі: крышталічныя дэфекты і дэфекты паверхневай марфалогіі. Крышталічныя дэфекты, у тым ліку кропкавыя дэфекты, шрубавыя дыслакацыі, дэфекты мікратрубачак, краёвыя дыслакацыі і г.д., у асноўным узнікаюць з дэфектаў на падкладках SiC і дыфузуюць у эпітаксіяльны пласт. Дэфекты паверхневай марфалогіі можна непасрэдна назіраць няўзброеным вокам з дапамогай мікраскопа, і яны маюць тыповыя марфалагічныя характарыстыкі. Дэфекты паверхневай марфалогіі ў асноўным ўключаюць: драпіны, трохкутныя дэфекты, дэфекты морквы, абвальванні і часціцы, як паказана на малюнку 4. Падчас эпітаксіяльнага працэсу староннія часціцы, дэфекты падкладкі, пашкоджанні паверхні і адхіленні эпітаксіяльнага працэсу могуць паўплываць на лакальны рэжым росту ступеністага патоку, што прывядзе да дэфектаў паверхневай марфалогіі.
Табліца 1. Прычыны ўтварэння распаўсюджаных дэфектаў матрыцы і дэфектаў марфалогіі паверхні ў эпітаксіяльных пластах SiC
Кропкавыя дэфекты
Кропкавыя дэфекты ўтвараюцца вакансіямі або прамежкамі ў адным або некалькіх пунктах рашоткі і не маюць прасторавага распаўсюджвання. Кропкавыя дэфекты могуць узнікаць у любым вытворчым працэсе, асабліва пры іённай імплантацыі. Аднак іх цяжка выявіць, і сувязь паміж пераўтварэннем кропкавых дэфектаў і іншымі дэфектамі таксама даволі складаная.
Мікратрубкі (МТ)
Мікратрубкі — гэта полыя шрубавыя дыслакацыі, якія распаўсюджваюцца ўздоўж восі росту з вектарам Бюргерса <0001>. Дыяметр мікратрубак вагаецца ад доляў мікрона да дзясяткаў мікронаў. Мікратрубкі маюць вялікія ямкападобныя паверхневыя асаблівасці на паверхні пласцін SiC. Звычайна шчыльнасць мікратрубак складае каля 0,1~1 см-2 і працягвае змяншацца пры маніторынгу якасці камерцыйнай вытворчасці пласцін.
Вінтавыя дыслакацыі (TSD) і краёвыя дыслакацыі (TED)
Дыслакацыі ў SiC з'яўляюцца асноўнай прычынай дэградацыі і паломкі прылад. Як шрубавыя дыслакацыі (TSD), так і краявыя дыслакацыі (TED) праходзяць уздоўж восі росту з вектарамі Бюргерса <0001> і 1/3<11–20> адпаведна.
Як шрубавыя дыслакацыі (TSD), так і краёвыя дыслакацыі (TED) могуць распаўсюджвацца ад падложкі да паверхні пласціны і ўтвараць невялікія паверхневыя ямкападобныя асаблівасці (малюнак 4b). Як правіла, шчыльнасць краёвых дыслакацый прыкладна ў 10 разоў большая, чым шчыльнасць шрубавых дыслакацый. Працяглыя шрубавыя дыслакацыі, гэта значыць тыя, што распаўсюджваюцца ад падложкі да эпілятара, таксама могуць ператварацца ў іншыя дэфекты і распаўсюджвацца ўздоўж восі росту. Падчасэпітаксіяльны SiCПадчас росту шрубавыя дыслакацыі пераўтвараюцца ў дэфекты ўкладвання (SF) або дэфекты тыпу «морква», у той час як краявыя дыслакацыі ў эпілатэрах, як паказана, пераўтвараюцца з дыслакацый базальнай плоскасці (BPD), атрыманых у спадчыну ад падкладкі падчас эпітаксіяльнага росту.
Вывіх базавай плоскасці (BPD)
Размешчаны на базальнай плоскасці SiC, з вектарам Бюргерса 1/3 <11–20>. БПД рэдка з'яўляюцца на паверхні пласцін SiC. Звычайна яны сканцэнтраваны на падкладцы з шчыльнасцю 1500 см-2, у той час як іх шчыльнасць у эпілятары складае ўсяго каля 10 см-2. Выяўленне БПД з дапамогай фоталюмінесцэнцыі (ФЛ) паказвае лінейныя асаблівасці, як паказана на малюнку 4c. Падчасэпітаксіяльны SiCросту, пашыраныя BPD могуць быць пераўтвораны ў дэфекты ўпакоўкі (SF) або краёвыя дыслакацыі (TED).
Дэфекты штабелявання (SF)
Дэфекты ў паслядоўнасці кладкі базальнай плоскасці SiC. Дэфекты кладкі могуць узнікаць у эпітаксіяльным пласце шляхам успадкавання дэфектаў кладкі ў падкладцы або быць звязаныя з пашырэннем і трансфармацыяй дыслакацый базальнай плоскасці (BPD) і разьбовых шрубавых дыслакацый (TSD). Як правіла, шчыльнасць SF менш за 1 см-2, і яны маюць трохкутную форму пры выяўленні з дапамогай PL, як паказана на малюнку 4e. Аднак у SiC могуць утварацца розныя тыпы дэфектаў кладкі, такія як тып Шоклі і тып Франка, таму што нават невялікая колькасць разладу энергіі кладкі паміж плоскасцямі можа прывесці да значнай нерэгулярнасці ў паслядоўнасці кладкі.
Падзенне
Дэфект падзення ў асноўным узнікае з-за падзення часціц на верхнюю і бакавыя сценкі рэакцыйнай камеры падчас працэсу росту, што можна аптымізаваць, аптымізаваўшы перыядычны працэс тэхнічнага абслугоўвання графітавых расходных матэрыялаў рэакцыйнай камеры.
Трохкутны дэфект
Гэта політыпнае ўключэнне 3C-SiC, якое распаўсюджваецца на паверхню эпілятара SiC уздоўж кірунку базальнай плоскасці, як паказана на малюнку 4g. Яно можа ўтварацца ў выніку падзення часціц на паверхню эпілятара SiC падчас эпітаксіяльнага росту. Часціцы ўбудоўваюцца ў эпілятар і перашкаджаюць працэсу росту, што прыводзіць да ўтварэння політыпных уключэнняў 3C-SiC, якія маюць востравугольныя трохкутныя паверхневыя рысы з часціцамі, размешчанымі ў вяршынях трохкутнай вобласці. У многіх даследаваннях паходжанне політыпных уключэнняў таксама тлумачыцца паверхневымі драпінамі, мікратрубкамі і няправільным выбарам параметраў працэсу росту.
Дэфект морквы
Дэфект морквы — гэта комплекс дэфектаў кладкі з двума канцамі, размешчанымі на базальных крышталічных плоскасцях TSD і SF, які заканчваецца дыслакацыяй тыпу Франка, а памер дэфекту морквы звязаны з прызматычным дэфектам кладкі. Спалучэнне гэтых асаблівасцей фармуе марфалогію паверхні дэфекту морквы, які мае форму морквы з шчыльнасцю менш за 1 см-2, як паказана на малюнку 4f. Дэфекты морквы лёгка ўтвараюцца пры паліроўцы драпін, TSD або дэфектах падкладкі.
Драпіны
Драпіны — гэта механічныя пашкоджанні паверхні пласцін SiC, якія ўтвараюцца ў працэсе вытворчасці, як паказана на малюнку 4h. Драпіны на падкладцы з SiC могуць перашкаджаць росту эпіляцыйнага пласта, прыводзіць да ўзнікнення шэрагу дыслакацый высокай шчыльнасці ўнутры эпіляцыйнага пласта або стаць асновай для ўтварэння дэфектаў тыпу «морква». Таму вельмі важна правільна паліраваць пласціны SiC, бо гэтыя драпіны могуць істотна паўплываць на прадукцыйнасць прылады, калі яны з'яўляюцца ў актыўнай вобласці прылады.
Іншыя дэфекты марфалогіі паверхні
Ступенчатае згушчэнне — гэта паверхневы дэфект, які ўтвараецца падчас эпітаксіяльнага росту карбіду крэмнію (SiC). У выніку на паверхні эпіляцыйнага пласта SiC з'яўляюцца тупыя трохвугольнікі або трапецападобныя ўтварэнні. Існуе мноства іншых паверхневых дэфектаў, такіх як паверхневыя ямкі, выпукласці і плямы. Гэтыя дэфекты звычайна выкліканыя неаптымізаванымі працэсамі росту і няпоўным выдаленнем пашкоджанняў ад паліроўкі, што негатыўна ўплывае на прадукцыйнасць прылады.
Час публікацыі: 05 чэрвеня 2024 г.