La kerna teknologio por la kresko deSiC epitaksiamaterialoj estas unue difektkontrola teknologio, precipe por difektkontrola teknologio, kiu emas al aparata paneo aŭ fidindecdegradiĝo. La studo de la mekanismo de substrataj difektoj etendiĝantaj en la epitaksian tavolon dum la epitaksia kreskoprocezo, la transigaj kaj transformaj leĝoj de difektoj ĉe la interfaco inter la substrato kaj la epitaksia tavolo, kaj la nukleacia mekanismo de difektoj estas la bazo por klarigi la korelacion inter substrataj difektoj kaj epitaksiaj strukturaj difektoj, kio povas efike gvidi substratan rastrumon kaj epitaksian procezoptimigon.
La difektoj desilicia karbido epitaksiaj tavolojestas ĉefe dividitaj en du kategoriojn: kristalaj difektoj kaj surfacaj morfologiaj difektoj. Kristalaj difektoj, inkluzive de punktaj difektoj, ŝraŭbaj dislokigoj, mikrotubulaj difektoj, randaj dislokigoj, ktp., plejparte originas de difektoj sur SiC-substratoj kaj difuzas en la epitaksian tavolon. Surfacaj morfologiaj difektoj povas esti rekte observitaj per nuda okulo uzante mikroskopon kaj havas tipajn morfologiajn karakterizaĵojn. Surfacaj morfologiaj difektoj ĉefe inkluzivas: Gratvundon, Triangulan difekton, Karotan difekton, Falon kaj Partiklon, kiel montrite en Figuro 4. Dum la epitaksia procezo, fremdaj partikloj, substrataj difektoj, surfaca difekto kaj epitaksiaj procezaj devioj povas ĉiuj influi la lokan paŝofluon kreskoreĝimon, rezultante en surfacaj morfologiaj difektoj.
Tabelo 1. Kaŭzoj por la formado de oftaj matricaj difektoj kaj surfacaj morfologiaj difektoj en SiC-epitaksaj tavoloj
Punktaj difektoj
Punktaj difektoj estas formitaj per vakantaĵoj aŭ breĉoj ĉe ununura kradpunkto aŭ pluraj kradpunktoj, kaj ili ne havas spacan etendiĝon. Punktaj difektoj povas okazi en ĉiu produktada procezo, precipe en jona implantado. Tamen, ili estas malfacile detekteblaj, kaj la rilato inter la transformo de punktaj difektoj kaj aliaj difektoj estas ankaŭ sufiĉe kompleksa.
Mikrotuboj (MP)
Mikrotuboj estas kavaj ŝraŭbaj dislokacioj, kiuj disvastiĝas laŭ la kreska akso, kun vektoro de Burgers <0001>. La diametro de mikrotuboj varias de frakcio de mikrometro ĝis dekoj da mikrometroj. Mikrotuboj montras grandajn kaveto-similajn surfacajn trajtojn sur la surfaco de SiC-platetoj. Tipe, la denseco de mikrotuboj estas ĉirkaŭ 0.1~1cm-2 kaj daŭre malpliiĝas dum monitorado de la kvalito de komerca platproduktado.
Ŝraŭbaj delokigoj (TSD) kaj randaj delokigoj (TED)
Dislokigoj en SiC estas la ĉefa fonto de degenero kaj fiasko de aparatoj. Kaj ŝraŭbaj dislokigoj (TSD) kaj randaj dislokigoj (TED) kuras laŭ la kreska akso, kun vektoroj de Burger de <0001> kaj 1/3<11–20>, respektive.
Kaj ŝraŭbaj dislokacioj (TSD) kaj randaj dislokacioj (TED) povas etendiĝi de la substrato al la surfaco de la silo kaj alporti malgrandajn kaveto-similajn surfacajn trajtojn (Figuro 4b). Tipe, la denseco de randaj dislokacioj estas ĉirkaŭ 10-obla tiu de ŝraŭbaj dislokacioj. Plilongigitaj ŝraŭbaj dislokacioj, tio estas, etendiĝantaj de la substrato al la epitavolo, ankaŭ povas transformiĝi en aliajn difektojn kaj disvastiĝi laŭ la kreska akso. DumSiC epitaksiakresko, ŝraŭbaj delokacioj estas konvertitaj en stakigajn faŭltojn (SF) aŭ karotodifektojn, dum randdelokacioj en epitavoloj montriĝas esti konvertitaj de bazaj ebenaj delokacioj (BPD-oj) hereditaj de la substrato dum epitaksa kresko.
Baza ebena delokigo (BPD)
Situanta sur la baza ebeno de SiC, kun vektoro de Burgers de 1/3 <11–20>. BPD-oj malofte aperas sur la surfaco de SiC-platetoj. Ili kutime koncentriĝas sur la substrato kun denseco de 1500 cm⁻², dum ilia denseco en la epitavolo estas nur ĉirkaŭ 10 cm⁻². Detekto de BPD-oj uzante fotolumineskon (PL) montras liniajn trajtojn, kiel montrite en Figuro 4c. DumSiC epitaksiakresko, etenditaj BPD-oj povas esti konvertitaj en stakigajn faŭltojn (SF) aŭ randajn delokigojn (TED).
Stakigaj faŭltoj (SF-oj)
Difektoj en la stakiga sekvenco de la baza ebeno de SiC. Stakigaj faŭltoj povas aperi en la epitaksia tavolo per heredado de SF-oj en la substrato, aŭ esti rilataj al la etendo kaj transformo de bazaj ebenaj dislokacioj (BPD-oj) kaj surfadenaj ŝraŭbaj dislokacioj (TSD-oj). Ĝenerale, la denseco de SF-oj estas malpli ol 1 cm-2, kaj ili montras triangulan trajton kiam detektitaj per PL, kiel montrite en Figuro 4e. Tamen, diversaj specoj de stakigaj faŭltoj povas esti formitaj en SiC, kiel ekzemple Shockley-tipo kaj Frank-tipo, ĉar eĉ malgranda kvanto da stakiga energia malordo inter ebenoj povas konduki al konsiderinda nereguleco en la stakiga sekvenco.
Falo
La faldifekto ĉefe originas de la partikla falo sur la suprajn kaj flankajn murojn de la reakcia ĉambro dum la kreskoprocezo, kio povas esti optimumigita per optimumigo de la perioda prizorgado de la grafitaj konsumaĵoj de la reakcia ĉambro.
Triangula difekto
Ĝi estas 3C-SiC-politipa inkludo, kiu etendiĝas al la surfaco de la SiC-epitevolo laŭ la baza ebena direkto, kiel montrite en Figuro 4g. Ĝi povas esti generita de la falantaj partikloj sur la surfacon de la SiC-epitevolo dum epitaksia kresko. La partikloj estas enigitaj en la epitevolon kaj interrompas la kreskoprocezon, rezultante en 3C-SiC-politipaj inkludoj, kiuj montras akrajn triangulajn surfacajn trajtojn kun la partikloj situantaj ĉe la verticoj de la triangula regiono. Multaj studoj ankaŭ atribuis la originon de politipaj inkludoj al surfacaj gratvundoj, mikrotuboj kaj neĝustaj parametroj de la kreskoprocezo.
Karota difekto
Karota difekto estas stakiga faŭlto-komplekso kun du finoj situantaj ĉe la bazaj kristalaj ebenoj TSD kaj SF, finita per Frank-tipa dislokacio, kaj la grandeco de la karota difekto rilatas al la prisma stakiga faŭlto. La kombinaĵo de ĉi tiuj trajtoj formas la surfacan morfologion de la karota difekto, kiu aspektas kiel karota formo kun denseco malpli ol 1 cm⁻², kiel montrite en Figuro 4f. Karotaj difektoj facile formiĝas ĉe poluraj gratvundoj, TSD-oj, aŭ substrataj difektoj.
Gratvundoj
Gratvundoj estas mekanikaj difektoj sur la surfaco de SiC-platetoj formitaj dum la produktada procezo, kiel montrite en Figuro 4h. Gratvundoj sur la SiC-substrato povas malhelpi la kreskon de la epitavolo, produkti vicon da alt-densecaj dislokigoj ene de la epitavolo, aŭ gratvundoj povas fariĝi la bazo por la formado de karotaj difektoj. Tial, estas grave ĝuste poluri SiC-platetojn, ĉar ĉi tiuj gratvundoj povas havi signifan efikon sur la rendimenton de la aparato kiam ili aperas en la aktiva areo de la aparato.
Aliaj difektoj pri surfaca morfologio
Paŝa faskado estas surfaca difekto formita dum la SiC-epitaksa kreskoprocezo, kiu produktas obtuzajn triangulojn aŭ trapezajn trajtojn sur la surfaco de la SiC-eptavolo. Ekzistas multaj aliaj surfacaj difektoj, kiel ekzemple surfacaj kavaĵoj, tuberoj kaj makuloj. Ĉi tiujn difektojn kutime kaŭzas neoptimumigitaj kreskoprocezoj kaj nekompleta forigo de poluradaj difektoj, kio negative influas la rendimenton de la aparato.
Afiŝtempo: 5-a de junio 2024