A tecnulugia principale per a crescita diSiC epitaxialeI materiali sò prima di tuttu a tecnulugia di cuntrollu di i difetti, in particulare per a tecnulugia di cuntrollu di i difetti chì hè propensa à fallimenti di dispositivi o degradazione di l'affidabilità. U studiu di u mecanismu di i difetti di u substratu chì si estendenu in u stratu epitassiale durante u prucessu di crescita epitassiale, e lege di trasferimentu è trasfurmazione di i difetti à l'interfaccia trà u substratu è u stratu epitassiale, è u mecanismu di nucleazione di i difetti sò a basa per chiarificà a currelazione trà i difetti di u substratu è i difetti strutturali epitassiali, chì ponu guidà efficacemente u screening di u substratu è l'ottimisazione di u prucessu epitassiale.
I difetti distrati epitassiali di carburo di siliciusò principalmente divisi in duie categurie: difetti di cristallu è difetti di morfologia superficiale. I difetti di cristallu, cumpresi difetti puntuali, dislocazioni di vite, difetti di microtubuli, dislocazioni di bordi, ecc., sò principalmente originati da difetti nantu à i substrati di SiC è si diffondenu in u stratu epitassiale. I difetti di morfologia superficiale ponu esse osservati direttamente à ochju nudu cù un microscopiu è anu caratteristiche morfologiche tipiche. I difetti di morfologia superficiale includenu principalmente: Graffiu, Difettu triangulare, Difettu di carota, Caduta è Particella, cum'è mostratu in a Figura 4. Durante u prucessu epitassiale, e particelle straniere, i difetti di u substratu, i danni superficiali è e deviazioni di u prucessu epitassiale ponu tutti influenzà a modalità di crescita di u flussu à passi lucali, risultendu in difetti di morfologia superficiale.
Tavula 1. Cause di a furmazione di difetti cumuni di matrice è difetti di morfologia superficiale in strati epitassiali di SiC
Difetti puntuali
I difetti puntuali sò furmati da vacanze o lacune in un unicu puntu di reticolo o parechji punti di reticolo, è ùn anu micca estensione spaziale. I difetti puntuali ponu accade in ogni prucessu di pruduzzione, in particulare in l'impiantu ionicu. Tuttavia, sò difficiuli da rilevà, è a relazione trà a trasfurmazione di i difetti puntuali è altri difetti hè ancu abbastanza cumplessa.
Microtubi (MP)
I microtubi sò dislocazioni a vite cave chì si propaganu longu l'asse di crescita, cù un vettore Burgers <0001>. U diametru di i microtubi varieghja da una frazione di micron à decine di micron. I microtubi mostranu grandi caratteristiche superficiali simili à fossette nantu à a superficia di i wafer di SiC. Tipicamente, a densità di i microtubi hè di circa 0,1 ~ 1 cm-2 è cuntinueghja à diminuisce in u monitoraghju di a qualità di a produzzione cummerciale di wafer.
Dislocazioni di vite (TSD) è dislocazioni di bordi (TED)
E dislocazioni in SiC sò a principale fonte di degradazione è di fallimentu di i dispositivi. Sia e dislocazioni di e viti (TSD) sia e dislocazioni di i bordi (TED) scorrenu longu l'asse di crescita, cù vettori di Burgers di <0001> è 1/3<11–20>, rispettivamente.
Sia e dislocazioni di vite (TSD) sia e dislocazioni di bordu (TED) ponu estendersi da u substratu à a superficia di u wafer è purtà piccule caratteristiche di superficia simili à fosse (Figura 4b). Tipicamente, a densità di e dislocazioni di bordu hè circa 10 volte quella di e dislocazioni di vite. E dislocazioni di vite estese, vale à dì, chì si estendenu da u substratu à l'epilatru, ponu ancu trasfurmà si in altri difetti è propagassi longu l'asse di crescita. DuranteSiC epitaxialeA crescita, e dislocazioni di e viti sò cunvertite in difetti di impilamentu (SF) o difetti di carota, mentre chì e dislocazioni di i bordi in l'epilayer sò dimustrate esse cunvertite da dislocazioni di u pianu basale (BPD) ereditate da u substratu durante a crescita epitassiale.
Dislocazione di u pianu basicu (BPD)
Situatu nantu à u pianu basale di SiC, cù un vettore di Burgers di 1/3 <11–20>. I BPD appariscenu raramente nantu à a superficia di e cialde di SiC. Di solitu sò cuncintrati nantu à u sustratu cù una densità di 1500 cm-2, mentre chì a so densità in l'epilastru hè solu di circa 10 cm-2. A rilevazione di BPD per mezu di fotoluminescenza (PL) mostra caratteristiche lineari, cum'è mostratu in a Figura 4c. DuranteSiC epitaxialecrescita, i BPD estesi ponu esse cunvertiti in faglie di impilamentu (SF) o dislocazioni di bordu (TED).
Difetti di impilamentu (SF)
Difetti in a sequenza di impilamentu di u pianu basale di SiC. I difetti di impilamentu ponu cumparisce in u stratu epitassiale eredendu SF in u substratu, o esse ligati à l'estensione è a trasfurmazione di dislocazioni di u pianu basale (BPD) è dislocazioni di viti di filettatura (TSD). In generale, a densità di SF hè menu di 1 cm-2, è mostranu una caratteristica triangolare quandu sò rilevati cù PL, cum'è mostratu in a Figura 4e. Tuttavia, vari tipi di difetti di impilamentu ponu esse furmati in SiC, cum'è u tipu Shockley è u tipu Frank, perchè ancu una piccula quantità di disordine energeticu di impilamentu trà i piani pò purtà à una irregularità considerable in a sequenza di impilamentu.
Caduta
U difettu di caduta vene principalmente da a caduta di particelle nantu à i muri superiori è laterali di a camera di reazione durante u prucessu di crescita, chì pò esse ottimizatu ottimizendu u prucessu di mantenimentu periodicu di i consumabili di grafite di a camera di reazione.
Difettu triangulare
Hè una inclusione di politipu 3C-SiC chì si stende à a superficia di l'epistratu SiC longu a direzzione di u pianu basale, cum'è mostratu in a Figura 4g. Pò esse generata da e particelle chì cascanu nantu à a superficia di l'epistratu SiC durante a crescita epitassiale. E particelle sò incrustate in l'epistratu è interferiscenu cù u prucessu di crescita, risultendu in inclusioni di politipu 3C-SiC, chì mostranu caratteristiche di superficia triangulari à angulu acutu cù e particelle situate à i vertici di a regione triangulare. Parechji studii anu ancu attribuitu l'origine di l'inclusioni di politipu à graffi superficiali, microtubi è parametri impropri di u prucessu di crescita.
Difettu di carota
Un difettu di carota hè un cumplessu di faglia d'impilamentu cù duie estremità situate à i piani cristallini basali TSD è SF, terminate da una dislocazione di tipu Frank, è a dimensione di u difettu di carota hè ligata à a faglia d'impilamentu prismatica. A cumbinazione di ste caratteristiche forma a morfologia superficiale di u difettu di carota, chì s'assumiglia à una forma di carota cù una densità inferiore à 1 cm-2, cum'è mostratu in a Figura 4f. I difetti di carota si formanu facilmente à graffi di lucidatura, TSD, o difetti di substratu.
Graffi
I graffi sò danni meccanichi nantu à a superficia di e cialde di SiC furmate durante u prucessu di pruduzzione, cum'è mostratu in a Figura 4h. I graffi nantu à u sustratu di SiC ponu interferisce cù a crescita di l'epilastru, pruduce una fila di dislocazioni à alta densità in l'epilastru, o i graffi ponu diventà a basa per a furmazione di difetti di carota. Dunque, hè cruciale lucidà currettamente e cialde di SiC perchè questi graffi ponu avè un impattu significativu nantu à e prestazioni di u dispusitivu quandu appariscenu in l'area attiva di u dispusitivu.
Altri difetti di morfologia superficiale
U raggruppamentu à gradini hè un difettu di superficia furmatu durante u prucessu di crescita epitassiale di SiC, chì produce trianguli ottusi o caratteristiche trapezoidali nantu à a superficia di l'epilatu di SiC. Ci sò parechji altri difetti di superficia, cum'è fossette superficiali, protuberanze è macchie. Quessi difetti sò generalmente causati da prucessi di crescita micca ottimizzati è da a rimozione incompleta di i danni di lucidatura, chì affettanu negativamente e prestazioni di u dispusitivu.
Data di publicazione: 05 di ghjugnu 2024