Ydinteknologia kasvullepiikarbidi epitaksiaalinenMateriaalien osalta on ensisijaisesti kyse vianmääritysteknologiasta, erityisesti vianmääritysteknologiasta, joka on altis laitevioille tai luotettavuuden heikkenemiselle. Alustavikojen mekanismin tutkiminen, joka ulottuu epitaksiaalikerrokseen epitaksiaalisen kasvuprosessin aikana, alustan ja epitaksiaalikerroksen rajapinnan vikojen siirto- ja transformaatiolait sekä vikojen ydintymismekanismi ovat perusta alustavikojen ja epitaksiaalisten rakenteellisten vikojen välisen korrelaation selventämiselle, mikä voi tehokkaasti ohjata alustan seulontaa ja epitaksiaalisen prosessin optimointia.
Viatpiikarbidista tehdyt epitaksiaaliset kerroksetjaetaan pääasiassa kahteen luokkaan: kidevirheet ja pintamorfologiavirheet. Kidevirheet, mukaan lukien pistevirheet, ruuvidislokaatiot, mikrotubulusvirheet, reunadislokaatiot jne., johtuvat enimmäkseen piikarbidialustojen virheistä ja leviävät epitaksiaalikerrokseen. Pinnan morfologiavirheet voidaan havaita suoraan paljaalla silmällä mikroskoopilla, ja niillä on tyypillisiä morfologisia ominaisuuksia. Pinnan morfologiavirheisiin kuuluvat pääasiassa: naarmu-, kolmio-, porkkana-, putoamis- ja hiukkasvirheet, kuten kuvassa 4 on esitetty. Epitaksiaaliprosessin aikana vieraat hiukkaset, alustavirheet, pintavauriot ja epitaksiaaliprosessin poikkeamat voivat kaikki vaikuttaa paikalliseen porrasvirtauksen kasvumoodiin, mikä johtaa pintamorfologiavirheisiin.
Taulukko 1. Yleisten matriisivirheiden ja pintamorfologisten virheiden muodostumisen syitä piikarbidin epitaksiaalisissa kerroksissa
Pistevirheet
Pistevirheet muodostuvat tyhjistä paikoista tai raoista yhdessä tai useissa hilapisteissa, eikä niillä ole spatiaalista ulottuvuutta. Pistevirheitä voi esiintyä kaikissa tuotantoprosesseissa, erityisesti ioni-istutuksessa. Niitä on kuitenkin vaikea havaita, ja pistevirheiden muutoksen ja muiden virheiden välinen suhde on myös melko monimutkainen.
Mikroputket (MP)
Mikroputket ovat onttoja ruuvidislokaatioita, jotka etenevät kasvuakselin suuntaisesti ja joiden Burgersin vektori on <0001>. Mikroputkien halkaisija vaihtelee mikronin murto-osasta kymmeniin mikroneihin. Mikroputkissa on suuria kuoppaisia pintarakenteita piikarbidikiekoissa. Mikroputkien tiheys on tyypillisesti noin 0,1–1 cm⁻² ja se pienenee jatkuvasti kaupallisten kiekkojen tuotannon laadun seurannassa.
Ruuvidislokaatiot (TSD) ja reunadislokaatiot (TED)
Piikarbidin dislokaatiot ovat laitteiden heikkenemisen ja vikaantumisen pääasiallinen lähde. Sekä ruuvidislokaatiot (TSD) että reunadislokaatiot (TED) kulkevat kasvuakselin suuntaisesti Burgerin vektorien ollessa vastaavasti <0001> ja 1/3<11–20>.
Sekä ruuvidislokaatiot (TSD) että reunadislokaatiot (TED) voivat ulottua substraatilta kiekon pinnalle ja aiheuttaa pieniä kuoppaisia pintarakenteita (kuva 4b). Reunadislokaatioiden tiheys on tyypillisesti noin 10 kertaa suurempi kuin ruuvidislokaatioiden. Laajentuneet ruuvidislokaatiot, eli substraatilta epilayerille ulottuvat, voivat myös muuttua muiksi virheiksi ja levitä kasvuakselia pitkin.piikarbidi epitaksiaalinenKasvun aikana ruuvien dislokaatiot muuttuvat pinoamisvirheiksi (SF) tai porkkanavirheiksi, kun taas epilayereiden reunadislokaatioiden on osoitettu muuttuvan pohjapinnan dislokaatioista (BPD), jotka periytyvät substraatilta epitaksiaalisen kasvun aikana.
Perustason dislokaatio (BPD)
Ne sijaitsevat piikarbidin perustasolla, Burgersin vektorin ollessa 1/3 <11–20>. BPD-hiukkasia esiintyy harvoin piikarbidikiekon pinnalla. Ne ovat yleensä keskittyneet substraattiin tiheydellä 1500 cm⁻², kun taas niiden tiheys epikerroksessa on vain noin 10 cm⁻². BPD-hiukkasten havaitseminen fotoluminesenssilla (PL) osoittaa lineaarisia piirteitä, kuten kuvassa 4c on esitetty. Aikanapiikarbidi epitaksiaalinenKasvun myötä pitkät BPD-virheet voivat muuttua pinoamisvirheiksi (SF) tai reunadislokaatioiksi (TED).
Pinoamisvirheet (SF)
Piikarbidin perustason pinoamisjärjestyksen virheet. Pinoamisvirheitä voi esiintyä epitaksiaalikerroksessa periytymällä substraatin SF-virheillä tai ne voivat liittyä perustason dislokaatioiden (BPD) ja kierteitysruuvien dislokaatioiden (TSD) laajenemiseen ja muutokseen. Yleensä SF-virheiden tiheys on alle 1 cm⁻², ja niillä on kolmionmuotoinen ominaisuus, kun ne havaitaan PL:llä, kuten kuvassa 4e on esitetty. Piikarbidiin voi kuitenkin muodostua erityyppisiä pinoamisvirheitä, kuten Shockley-tyyppisiä ja Frank-tyyppisiä, koska pienikin pinoamisenergian epäjärjestys tasojen välillä voi johtaa huomattavaan epäsäännöllisyyteen pinoamisjärjestyksessä.
Kaatuminen
Kaatumisvika johtuu pääasiassa hiukkasten putoamisesta reaktiokammion ylä- ja sivuseinille kasvuprosessin aikana, jota voidaan optimoida optimoimalla reaktiokammion grafiittikulutusosien säännöllinen huoltoprosessi.
Kolmionmuotoinen vika
Kyseessä on 3C-SiC-polytyyppinen sulkeuma, joka ulottuu SiC-epikerroksen pinnalle perustasoa pitkin, kuten kuvassa 4g on esitetty. Se voi syntyä SiC-epikerroksen pinnalle putoavista hiukkasista epitaksiaalisen kasvun aikana. Hiukkaset uppoutuvat epikerrokseen ja häiritsevät kasvuprosessia, mikä johtaa 3C-SiC-polytyyppisiin sulkeumiin, joilla on teräväkulmaisia kolmionmuotoisia pintarakenteita ja hiukkaset sijaitsevat kolmionmuotoisen alueen kärjissä. Monissa tutkimuksissa on myös liitetty polytyyppisten sulkeumien alkuperä pintanaarmuihin, mikroputkiin ja kasvuprosessin virheellisiin parametreihin.
Porkkanavika
Porkkanavirhe on pinoamisvirhekompleksi, jonka kaksi päätä sijaitsevat TSD- ja SF-tyvikiteiden tasoissa ja päättyy Frank-tyyppiseen dislokaatioon. Porkkanavirheen koko liittyy prismamaiseen pinoamisvirheeseen. Näiden ominaisuuksien yhdistelmä muodostaa porkkanavirheen pintamorfologian, joka näyttää porkkanan muodolta ja jonka tiheys on alle 1 cm⁻², kuten kuvassa 4f on esitetty. Porkkanavirheitä muodostuu helposti kiillotusnaarmuihin, TSD-vaurioihin tai alustavirheisiin.
Naarmut
Naarmut ovat piikarbidikiekojen pinnalla tuotantoprosessin aikana muodostuvia mekaanisia vaurioita, kuten kuvassa 4h on esitetty. Piikarbidialustan naarmut voivat häiritä epikerroksen kasvua, aiheuttaa rivin tiheitä dislokaatioita epikerroksen sisällä tai naarmut voivat olla perusta porkkanavirheiden muodostumiselle. Siksi on erittäin tärkeää kiillottaa piikarbidikiekot asianmukaisesti, koska näillä naarmuilla voi olla merkittävä vaikutus laitteen suorituskykyyn, kun niitä esiintyy laitteen aktiivisella alueella.
Muut pinnan morfologian viat
Porrastettu kasaantuminen on piikarbidin epitaksiaalisen kasvuprosessin aikana muodostuva pintavirhe, joka tuottaa piikarbidiepikerroksen pinnalle tylppiä kolmioita tai puolisuunnikkaan muotoisia kuvioita. Pinnassa on monia muitakin virheitä, kuten pintakoloja, epätasaisuuksia ja tahroja. Nämä virheet johtuvat yleensä optimoimattomista kasvuprosesseista ja kiillotusvaurioiden epätäydellisestä poistamisesta, mikä vaikuttaa haitallisesti laitteen suorituskykyyn.
Julkaisun aika: 05.06.2024