De kearntechnology foar de groei fanSiC epitaksiaalMaterialen binne earst technology foar defektkontrôle, foaral foar technology foar defektkontrôle dy't gefoelich is foar apparaatfalen of betrouberensfermindering. De stúdzje fan it meganisme fan substraatdefekten dy't útwreidzje yn 'e epitaksiale laach tidens it epitaksiale groeiproses, de oerdracht- en transformaasjewetten fan defekten op 'e ynterface tusken it substraat en de epitaksiale laach, en it nukleaasjemeganisme fan defekten binne de basis foar it ferdúdlikjen fan 'e korrelaasje tusken substraatdefekten en epitaksiale strukturele defekten, wat effektyf kin liede ta substraatscreening en epitaksiale prosesoptimalisaasje.
De gebreken fanepitaksiale lagen fan silisiumkarbidwurde benammen ferdield yn twa kategoryen: kristaldefekten en oerflakmorfologydefekten. Kristaldefekten, ynklusyf puntdefekten, skroefdislokaasjes, mikrotubulusdefekten, rânedislokaasjes, ensfh., ûntsteane meast út defekten op SiC-substraten en diffundearje yn 'e epitaksiale laach. Oerflakmorfologydefekten kinne direkt mei it bleate each waarnommen wurde mei in mikroskoop en hawwe typyske morfologyske skaaimerken. Oerflakmorfologydefekten omfetsje benammen: krassen, trijehoekige defekten, woarteldefekten, delgong en dieltsjes, lykas te sjen is yn figuer 4. Tidens it epitaksiale proses kinne frjemde dieltsjes, substraatdefekten, oerflakskea en epitaksiale prosesôfwikingen allegear ynfloed hawwe op 'e lokale stapstreamgroeimodus, wat resulteart yn oerflakmorfologydefekten.
Tabel 1. Oarsaken foar de foarming fan mienskiplike matriksdefekten en oerflakmorfologydefekten yn SiC-epitaksiale lagen
Puntdefekten
Puntdefekten wurde foarme troch fakatueres of gatten op ien roasterpunt of ferskate roasterpunten, en se hawwe gjin romtlike útwreiding. Puntdefekten kinne foarkomme yn elk produksjeproses, foaral by ionymplantaasje. Se binne lykwols lestich te detektearjen, en de relaasje tusken de transformaasje fan puntdefekten en oare defekten is ek frij kompleks.
Mikropipen (MP)
Mikropipen binne holle skroefdislokaasjes dy't har ferspriedje lâns de groei-as, mei in Burgers-fektor <0001>. De diameter fan mikrotubes farieart fan in fraksje fan in mikron oant tsientallen mikrons. Mikrotubes litte grutte putfoarmige oerflakken sjen op it oerflak fan SiC-wafers. Typysk is de tichtheid fan mikrotubes sawat 0,1 ~ 1 sm-2 en bliuwt ôfnimme by it kontrolearjen fan de kwaliteit fan kommersjele waferproduksje.
Skroefdislokaasjes (TSD) en rânedislokaasjes (TED)
Dislokaasjes yn SiC binne de wichtichste boarne fan degradaasje en falen fan apparaten. Sawol skroefdislokaasjes (TSD) as rânedislokaasjes (TED) rinne lâns de groei-as, mei Burgers-fektoren fan <0001> en 1/3<11–20>, respektivelik.
Sawol skroefdislokaasjes (TSD) as rânedislokaasjes (TED) kinne útwreidzje fan it substraat nei it waferoerflak en lytse putfoarmige oerflakken bringe (figuer 4b). Typysk is de tichtens fan rânedislokaasjes sawat 10 kear dy fan skroefdislokaasjes. Útwreide skroefdislokaasjes, dat is, útwreidzje fan it substraat nei de epilaach, kinne ek transformearje yn oare defekten en ferspriede lâns de groei-as. TidensSiC epitaksiaalgroei, skroefdislokaasjes wurde omset yn stapelfouten (SF) of woarteldefekten, wylst rânedislokaasjes yn epilagen sjen litten wurde omset fan basale flakdislokaasjes (BPD's) dy't erfd binne fan it substraat tidens epitaksiale groei.
Basisflakferskowing (BPD)
Lizzend op it SiC-basale flak, mei in Burgers-fektor fan 1/3 <11–20>. BPD's ferskine selden op it oerflak fan SiC-wafers. Se binne meast konsintrearre op it substraat mei in tichtens fan 1500 cm-2, wylst har tichtens yn 'e epilaach mar sawat 10 cm-2 is. Deteksje fan BPD's mei fotoluminesinsje (PL) lit lineêre skaaimerken sjen, lykas te sjen is yn figuer 4c. TidensSiC epitaksiaalgroei, útwreide BPD's kinne wurde omset yn stapelfouten (SF) of rânedislokaasjes (TED).
Stapelfouten (SF's)
Defekten yn 'e stapelsekwinsje fan it SiC-basale flak. Stapelfouten kinne ferskine yn 'e epitaksiale laach troch it erven fan SF's yn it substraat, of relatearre wêze oan 'e útwreiding en transformaasje fan basale flakdislokaasjes (BPD's) en skroefdislokaasjes (TSD's). Yn 't algemien is de tichtheid fan SF's minder as 1 cm-2, en se litte in trijehoekich skaaimerk sjen as se wurde detektearre mei PL, lykas te sjen is yn figuer 4e. Ferskate soarten stapelfouten kinne lykwols foarme wurde yn SiC, lykas it Shockley-type en it Frank-type, om't sels in lytse hoemannichte stapelenerzjyûngelok tusken flakken kin liede ta in flinke ûnregelmjittichheid yn 'e stapelsekwinsje.
Undergong
It ûndergongsdefekt ûntstiet benammen troch de dieltsjefal op 'e boppe- en sydmuorren fan' e reaksjekeamer tidens it groeiproses, wat optimalisearre wurde kin troch it periodyk ûnderhâldsproses fan 'e grafytferbrûksartikelen fan' e reaksjekeamer te optimalisearjen.
Trijehoekich defekt
It is in 3C-SiC polytype-ynklúzje dy't him útwreidet nei it oerflak fan 'e SiC-epilaach lâns de basale flakrjochting, lykas te sjen is yn figuer 4g. It kin generearre wurde troch de fallende dieltsjes op it oerflak fan 'e SiC-epilaach tidens epitaksiale groei. De dieltsjes binne ynbêde yn 'e epilaach en bemuoie har mei it groeiproses, wat resulteart yn 3C-SiC polytype-ynklúzjes, dy't skerphoekige trijehoekige oerflakkenmerken sjen litte mei de dieltsjes dy't lizze op 'e hoekpunten fan it trijehoekige gebiet. In protte stúdzjes hawwe de oarsprong fan polytype-ynklúzjes ek taskreaun oan oerflakkrassen, mikropipen en ferkearde parameters fan it groeiproses.
Woarteldefekt
In woarteldefekt is in stapelbreukkompleks mei twa úteinen dy't lizze op 'e basale kristalflakken fan TSD en SF, beëinige troch in dislokaasje fan it Frank-type, en de grutte fan it woarteldefekt is relatearre oan 'e prismatyske stapelbreuk. De kombinaasje fan dizze skaaimerken foarmet de oerflakmorfology fan it woarteldefekt, dat liket op in woartelfoarm mei in tichtheid fan minder as 1 cm-2, lykas te sjen is yn figuer 4f. Woarteldefekten wurde maklik foarme by polijstkrassen, TSD's of substraatdefekten.
Krassen
Krassen binne meganyske skea oan it oerflak fan SiC-wafers dy't ûntstien binne tidens it produksjeproses, lykas te sjen is yn figuer 4h. Krassen op it SiC-substraat kinne de groei fan 'e epilaach hinderje, in rige fan hege-tichtens ûntwrichtingen binnen de epilaach produsearje, of krassen kinne de basis wurde foar de foarming fan woarteldefekten. Dêrom is it krúsjaal om SiC-wafers goed te poetsen, om't dizze krassen in wichtige ynfloed kinne hawwe op 'e prestaasjes fan it apparaat as se ferskine yn it aktive gebiet fan it apparaat.
Oare oerflakmorfologyske defekten
Stapsgebondeljen is in oerflakdefekt dat ûntstiet tidens it epitaksiale groeiproses fan SiC, wat stompe trijehoeken of trapeziumfoarmige skaaimerken produseart op it oerflak fan 'e SiC-epilaach. D'r binne in protte oare oerflakdefekten, lykas oerflakkûlen, hobbels en flekken. Dizze defekten wurde meast feroarsake troch net-optimalisearre groeiprosessen en ûnfolsleine ferwidering fan polearskea, wat de prestaasjes fan it apparaat negatyf beynfloedet.
Pleatsingstiid: 5 juny 2024