Ang kinauyokan nga teknolohiya alang sa pagtubo saSiC epitaxialAng mga materyales una nga gigamit sa teknolohiya sa pagkontrol sa depekto, labi na alang sa teknolohiya sa pagkontrol sa depekto nga dali nga mapakyas ang aparato o madaot ang kasaligan. Ang pagtuon sa mekanismo sa mga depekto sa substrate nga moabot sa epitaxial layer atol sa proseso sa pagtubo sa epitaxial, ang mga balaod sa pagbalhin ug pagbag-o sa mga depekto sa interface tali sa substrate ug epitaxial layer, ug ang mekanismo sa nucleation sa mga depekto mao ang basehan sa pagklaro sa korelasyon tali sa mga depekto sa substrate ug mga depekto sa istruktura sa epitaxial, nga epektibo nga makagiya sa screening sa substrate ug pag-optimize sa proseso sa epitaxial.
Ang mga depekto samga lut-od sa epitaxial nga silicon carbideAng mga depekto sa kristal gibahin sa duha ka kategoriya: mga depekto sa kristal ug mga depekto sa morpolohiya sa nawong. Ang mga depekto sa kristal, lakip ang mga depekto sa punto, mga dislokasyon sa tornilyo, mga depekto sa microtubule, mga dislokasyon sa ngilit, ug uban pa, kasagaran naggikan sa mga depekto sa SiC substrates ug mokatap ngadto sa epitaxial layer. Ang mga depekto sa morpolohiya sa nawong mahimong direktang maobserbahan gamit ang hubo nga mata gamit ang mikroskopyo ug adunay tipikal nga mga kinaiya sa morpolohiya. Ang mga depekto sa morpolohiya sa nawong naglakip sa: Scratch, Triangular defect, Carrot defect, Downfall, ug Particle, sama sa gipakita sa Figure 4. Atol sa proseso sa epitaxial, ang mga langyaw nga partikulo, mga depekto sa substrate, kadaot sa nawong, ug mga paglihis sa proseso sa epitaxial mahimong makaapekto sa lokal nga paagi sa pagtubo sa dagan sa lakang, nga moresulta sa mga depekto sa morpolohiya sa nawong.
Talaan 1. Mga hinungdan sa pagporma sa komon nga mga depekto sa matrix ug mga depekto sa morpolohiya sa nawong sa mga lut-od sa epitaxial nga SiC
Mga depekto sa punto
Ang mga depekto sa punto naporma tungod sa mga bakante o kal-ang sa usa ka lattice point o daghang lattice point, ug wala kini spatial extension. Ang mga depekto sa punto mahimong mahitabo sa matag proseso sa produksiyon, labi na sa ion implantation. Bisan pa, kini lisud nga makit-an, ug ang relasyon tali sa pagbag-o sa mga depekto sa punto ug uban pang mga depekto komplikado usab.
Mga Mikropipe (MP)
Ang mga micropipe kay mga hollow screw dislocations nga mokatap subay sa growth axis, nga adunay Burgers vector <0001>. Ang diametro sa mga microtube gikan sa usa ka fraction sa usa ka micron ngadto sa napulo ka microns. Ang mga microtube nagpakita og dagkong mga bahin sa nawong nga sama sa lungag sa ibabaw sa SiC wafers. Kasagaran, ang densidad sa mga microtube mga 0.1~1cm-2 ug padayon nga mikunhod sa pagmonitor sa kalidad sa produksiyon sa komersyal nga wafer.
Mga dislokasyon sa tornilyo (TSD) ug mga dislokasyon sa ngilit (TED)
Ang mga dislocation sa SiC mao ang pangunang tinubdan sa pagkadaot ug pagkapakyas sa device. Ang screw dislocations (TSD) ug edge dislocations (TED) parehong nagdagan subay sa growth axis, nga adunay Burgers vectors nga <0001> ug 1/3<11–20>, matag usa.
Ang screw dislocations (TSD) ug edge dislocations (TED) parehong molapad gikan sa substrate ngadto sa wafer surface ug magdala og gagmay nga pit-like surface features (Figure 4b). Kasagaran, ang densidad sa edge dislocations mga 10 ka pilo kay sa screw dislocations. Ang extended screw dislocations, nga mao, ang molapad gikan sa substrate ngadto sa epilayer, mahimo usab nga mausab ngadto sa ubang mga depekto ug mokatap subay sa growth axis. Atol saSiC epitaxialSa pagtubo, ang mga dislocation sa screw nahimo nga stacking faults (SF) o carrot defects, samtang ang mga dislocation sa ngilit sa mga epilayer gipakita nga nahimo gikan sa basal plane dislocations (BPDs) nga napanunod gikan sa substrate atol sa epitaxial growth.
Batakang dislokasyon sa patag (BPD)
Nahimutang sa SiC basal plane, nga adunay Burgers vector nga 1/3 <11–20>. Ang mga BPD talagsa ra makita sa ibabaw sa mga SiC wafer. Kasagaran kini gikonsentrar sa substrate nga adunay densidad nga 1500 cm-2, samtang ang ilang densidad sa epilayer mga 10 cm-2 lamang. Ang pag-detect sa mga BPD gamit ang photoluminescence (PL) nagpakita og linear features, sama sa gipakita sa Figure 4c. Atol saSiC epitaxialsa pagtubo, ang gipalapdan nga mga BPD mahimong makabig ngadto sa stacking faults (SF) o edge dislocations (TED).
Mga depekto sa pagpatong-patong (SFs)
Mga depekto sa stacking sequence sa SiC basal plane. Ang mga stacking fault mahimong makita sa epitaxial layer pinaagi sa pagpanunod sa mga SF sa substrate, o may kalabutan sa extension ug transformation sa basal plane dislocations (BPDs) ug threading screw dislocations (TSDs). Kasagaran, ang density sa SFs ubos sa 1 cm-2, ug kini nagpakita og triangular feature kung ma-detect gamit ang PL, sama sa gipakita sa Figure 4e. Bisan pa, lain-laing klase sa stacking faults ang mahimong maporma sa SiC, sama sa Shockley type ug Frank type, tungod kay bisan ang gamay nga stacking energy disorder tali sa mga plane mahimong mosangpot sa dakong iregularidad sa stacking sequence.
Pagkahugno
Ang depekto sa pagkahulog kasagaran naggikan sa pagkahulog sa partikulo sa ibabaw ug kilid nga mga bungbong sa reaction chamber atol sa proseso sa pagtubo, nga mahimong ma-optimize pinaagi sa pag-optimize sa periodic maintenance process sa mga consumable sa graphite sa reaction chamber.
Triangular nga depekto
Kini usa ka 3C-SiC polytype inclusion nga moabot sa ibabaw sa SiC epilayer subay sa basal plane direction, sama sa gipakita sa Figure 4g. Mahimo kini nga mamugna sa mga partikulo nga nahulog sa ibabaw sa SiC epilayer atol sa epitaxial growth. Ang mga partikulo nasulod sa epilayer ug nakabalda sa proseso sa pagtubo, nga moresulta sa 3C-SiC polytype inclusions, nga nagpakita sa sharp-angled triangular surface features nga ang mga partikulo nahimutang sa mga vertices sa triangular region. Daghang mga pagtuon ang nag-ingon usab nga ang gigikanan sa polytype inclusions mao ang mga garas sa ibabaw, mga micropipe, ug dili husto nga mga parameter sa proseso sa pagtubo.
Depekto sa karot
Ang carrot defect usa ka stacking fault complex nga adunay duha ka tumoy nga nahimutang sa TSD ug SF basal crystal planes, nga natapos sa Frank-type dislocation, ug ang gidak-on sa carrot defect may kalabutan sa prismatic stacking fault. Ang kombinasyon niining mga bahin nagporma sa surface morphology sa carrot defect, nga morag carrot shape nga adunay density nga ubos sa 1 cm-2, sama sa gipakita sa Figure 4f. Ang mga carrot defect dali nga maporma sa polishing scratches, TSDs, o substrate defects.
Mga garas
Ang mga garas mao ang mekanikal nga kadaot sa ibabaw sa mga SiC wafer nga naporma atol sa proseso sa produksiyon, sama sa gipakita sa Figure 4h. Ang mga garas sa SiC substrate mahimong makabalda sa pagtubo sa epilayer, makamugna og sunod-sunod nga high-density dislocations sulod sa epilayer, o ang mga garas mahimong basehan sa pagporma sa mga depekto sa carrot. Busa, importante kaayo ang pag-polish sa mga SiC wafer sa hustong paagi tungod kay kini nga mga garas mahimong adunay dakong epekto sa performance sa device kung kini makita sa aktibong lugar sa device.
Uban pang mga depekto sa morpolohiya sa ibabaw
Ang step bunching usa ka depekto sa nawong nga naporma atol sa proseso sa pagtubo sa SiC epitaxial, nga nagpatunghag mga obtuse triangles o trapezoidal nga mga bahin sa nawong sa SiC epilayer. Daghan pang ubang mga depekto sa nawong, sama sa mga lungag sa nawong, mga bukol, ug mga lama. Kini nga mga depekto kasagaran gipahinabo sa wala ma-optimize nga mga proseso sa pagtubo ug dili kompleto nga pagtangtang sa kadaot sa polishing, nga negatibo nga makaapekto sa performance sa device.
Oras sa pag-post: Hunyo-05-2024