Osnovna tehnologija za rastSiC epitaksijalniMaterijali su prvenstveno tehnologija kontrole defekata, posebno za tehnologiju kontrole defekata koja je sklona kvaru uređaja ili smanjenju pouzdanosti. Proučavanje mehanizma defekata podloge koji se protežu u epitaksijalni sloj tijekom procesa epitaksijalnog rasta, zakona prijenosa i transformacije defekata na granici između podloge i epitaksijalnog sloja te mehanizma nukleacije defekata osnova su za razjašnjavanje korelacije između defekata podloge i epitaksijalnih strukturnih defekata, što može učinkovito voditi probir podloge i optimizaciju epitaksijalnog procesa.
Nedostaciepitaksijalni slojevi silicij-karbidaUglavnom se dijele u dvije kategorije: kristalni defekti i defekti površinske morfologije. Kristalni defekti, uključujući točkaste defekte, vijčane dislokacije, defekte mikrotubula, rubne dislokacije itd., uglavnom nastaju od defekata na SiC podlogama i difundiraju u epitaksijalni sloj. Defekti površinske morfologije mogu se izravno promatrati golim okom pomoću mikroskopa i imaju tipične morfološke karakteristike. Defekti površinske morfologije uglavnom uključuju: ogrebotine, trokutaste defekte, defekte mrkve, padove i čestice, kao što je prikazano na slici 4. Tijekom epitaksijalnog procesa, strane čestice, defekti podloge, oštećenja površine i odstupanja epitaksijalnog procesa mogu utjecati na lokalni način rasta toka, što rezultira defektima površinske morfologije.
Tablica 1. Uzroci nastanka uobičajenih matričnih defekata i defekata površinske morfologije u epitaksijalnim slojevima SiC
Točkasti defekti
Točkasti defekti nastaju zbog praznina ili praznina u jednoj ili više točaka rešetke i nemaju prostorno proširenje. Točkasti defekti mogu se pojaviti u svakom proizvodnom procesu, posebno kod ionske implantacije. Međutim, teško ih je otkriti, a odnos između transformacije točkastih defekata i drugih defekata također je prilično složen.
Mikrocijevi (MP)
Mikrocjevčice su šuplje vijčane dislokacije koje se šire duž osi rasta, s Burgersovim vektorom <0001>. Promjer mikrocjevčica kreće se od dijela mikrona do desetaka mikrona. Mikrocjevčice pokazuju velike površinske značajke nalik rupicama na površini SiC pločica. Tipično, gustoća mikrocjevčica je oko 0,1~1 cm-2 i nastavlja se smanjivati pri praćenju kvalitete komercijalne proizvodnje pločica.
Vijčane dislokacije (TSD) i rubne dislokacije (TED)
Dislokacije u SiC-u glavni su izvor degradacije i kvara uređaja. I vijčane dislokacije (TSD) i rubne dislokacije (TED) protežu se duž osi rasta, s Burgersovim vektorima <0001> i 1/3<11–20>.
I vijčane dislokacije (TSD) i rubne dislokacije (TED) mogu se protezati od podloge do površine pločice i stvarati male površinske značajke nalik rupicama (slika 4b). Tipično, gustoća rubnih dislokacija je oko 10 puta veća od gustoće vijčanih dislokacija. Proširene vijčane dislokacije, odnosno one koje se protežu od podloge do epilayera, također se mogu transformirati u druge defekte i širiti duž osi rasta. TijekomSiC epitaksijalnirasta, vijčane dislokacije se pretvaraju u greške slaganja (SF) ili defekte mrkve, dok se pokazalo da se rubne dislokacije u epislojevima pretvaraju iz dislokacija bazalnih ravnina (BPD) naslijeđenih od supstrata tijekom epitaksijalnog rasta.
Osnovna ravna dislokacija (BPD)
Smješteni na bazalnoj ravnini SiC-a, s Burgersovim vektorom od 1/3 <11–20>. BPD-ovi se rijetko pojavljuju na površini SiC pločica. Obično su koncentrirani na podlozi s gustoćom od 1500 cm-2, dok je njihova gustoća u epilayeru samo oko 10 cm-2. Detekcija BPD-ova pomoću fotoluminiscencije (PL) pokazuje linearne značajke, kao što je prikazano na slici 4c. TijekomSiC epitaksijalnirasta, proširene BPD-ove moguće je pretvoriti u rasjede slaganja (SF) ili rubne dislokacije (TED).
Greške slaganja (SF)
Defekti u redoslijedu slaganja bazalne ravnine SiC-a. Greške slaganja mogu se pojaviti u epitaksijalnom sloju nasljeđivanjem SF-ova u podlozi ili biti povezane s proširenjem i transformacijom dislokacija bazalne ravnine (BPD) i dislokacija navojnih vijaka (TSD). Općenito, gustoća SF-ova je manja od 1 cm-2, a pokazuju trokutasto obilježje kada se detektiraju pomoću PL-a, kao što je prikazano na slici 4e. Međutim, u SiC-u se mogu formirati različite vrste grešaka slaganja, kao što su Shockleyjev tip i Frankov tip, jer čak i mala količina poremećaja energije slaganja između ravnina može dovesti do znatne nepravilnosti u redoslijedu slaganja.
Pad
Defekt pada uglavnom nastaje zbog pada čestica na gornje i bočne stijenke reakcijske komore tijekom procesa rasta, što se može optimizirati optimizacijom procesa periodičnog održavanja potrošnih materijala grafita reakcijske komore.
Trokutasti defekt
To je 3C-SiC politipska inkluzija koja se proteže do površine SiC episloja duž smjera bazalne ravnine, kao što je prikazano na slici 4g. Može nastati padajućim česticama na površinu SiC episloja tijekom epitaksijalnog rasta. Čestice su ugrađene u episloj i ometaju proces rasta, što rezultira 3C-SiC politipskim inkluzijama, koje pokazuju oštrokutne trokutaste površinske značajke s česticama smještenim na vrhovima trokutastog područja. Mnoge studije također su pripisale porijeklo politipskih inkluzija površinskim ogrebotinama, mikrocjevčicama i nepravilnim parametrima procesa rasta.
Nedostatak mrkve
Defekt mrkve je kompleks grešaka slaganja s dva kraja smještena na bazalnim kristalnim ravninama TSD i SF, završen dislokacijom Frankovog tipa, a veličina defekta mrkve povezana je s prizmatičnim greškom slaganja. Kombinacija ovih značajki tvori površinsku morfologiju defekta mrkve, koji izgleda poput mrkve s gustoćom manjom od 1 cm-2, kao što je prikazano na slici 4f. Defekti mrkve lako se formiraju pri poliranju ogrebotina, TSD-ova ili defekata podloge.
Ogrebotine
Ogrebotine su mehanička oštećenja na površini SiC pločica nastalih tijekom proizvodnog procesa, kao što je prikazano na slici 4h. Ogrebotine na SiC podlozi mogu ometati rast epilayera, stvarati niz dislokacija visoke gustoće unutar epilayera ili ogrebotine mogu postati osnova za stvaranje defekata tipa mrkve. Stoga je ključno pravilno polirati SiC pločice jer te ogrebotine mogu imati značajan utjecaj na performanse uređaja kada se pojave u aktivnom području uređaja.
Drugi defekti površinske morfologije
Stepenasto grupiranje je površinski defekt nastao tijekom procesa epitaksijalnog rasta SiC-a, koji stvara tupe trokute ili trapezoidne značajke na površini SiC episloja. Postoje mnogi drugi površinski defekti, kao što su površinske udubine, izbočine i mrlje. Ove defekte obično uzrokuju neoptimizirani procesi rasta i nepotpuno uklanjanje oštećenja od poliranja, što negativno utječe na performanse uređaja.
Vrijeme objave: 05.06.2024.