Osnovna tehnologija za rastSiC epitaksijalniMaterijali su prije svega tehnologija kontrole nedostataka, posebno za tehnologiju kontrole nedostataka koja je sklona kvaru uređaja ili degradaciji pouzdanosti.Proučavanje mehanizma širenja defekata supstrata u epitaksijalni sloj tijekom procesa epitaksijalnog rasta, zakoni prijenosa i transformacije defekata na sučelju između supstrata i epitaksijalnog sloja i mehanizam nukleacije defekata osnova su za pojašnjavanje korelacije između defekti supstrata i epitaksijalni strukturni defekti, koji mogu učinkovito voditi skrining supstrata i optimizaciju epitaksijalnog procesa.
Nedostaci odepitaksijalni slojevi silicijevog karbidauglavnom se dijele u dvije kategorije: defekti kristala i defekti površinske morfologije.Kristalni defekti, uključujući točkaste defekte, vijčane dislokacije, defekte mikrotubula, rubne dislokacije, itd., uglavnom potječu od defekata na SiC supstratima i difundiraju u epitaksijalni sloj.Površinski morfološki defekti mogu se izravno promatrati golim okom pomoću mikroskopa i imaju tipične morfološke karakteristike.Defekti površinske morfologije uglavnom uključuju: ogrebotinu, trokutasti defekt, defekt mrkve, pad i česticu, kao što je prikazano na slici 4. Tijekom epitaksijalnog procesa, strane čestice, defekti supstrata, površinska oštećenja i odstupanja epitaksijalnog procesa mogu utjecati na lokalni protok koraka načinu rasta, što rezultira oštećenjima površinske morfologije.
Stol 1.Uzroci za stvaranje uobičajenih defekata matrice i defekata površinske morfologije u SiC epitaksijalnim slojevima
Točkasti nedostaci
Točkasti defekti nastaju prazninama ili prazninama u jednoj točki rešetke ili nekoliko točaka rešetke i nemaju prostorno proširenje.Točkasti defekti mogu se pojaviti u svakom proizvodnom procesu, posebno u ionskoj implantaciji.Međutim, teško ih je detektirati, a odnos između transformacije točkastih defekata i drugih defekata također je prilično složen.
Mikrocijevi (MP)
Mikrocijevi su šuplje vijčane dislokacije koje se šire duž osi rasta, s Burgersovim vektorom <0001>.Promjer mikrocijevi kreće se od djelića mikrona do desetaka mikrona.Mikrocijevi pokazuju velike površinske značajke nalik jami na površini SiC pločica.Tipično, gustoća mikroepruveta je oko 0,1~1cm-2 i nastavlja se smanjivati u nadzoru 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) idu duž osi rasta, s Burgersovim vektorima <0001> i 1/3<11–20>, odnosno.
I vijčane dislokacije (TSD) i rubne dislokacije (TED) mogu se protezati od supstrata do površine pločice i donijeti male površine nalik jami (Slika 4b).Obično je gustoća rubnih dislokacija oko 10 puta veća od gustoće vijčanih dislokacija.Proširene dislokacije vijaka, koje se protežu od supstrata do sloja, također se mogu transformirati u druge defekte i širiti duž osi rasta.TijekomSiC epitaksijalnirastom, dislokacije vijaka pretvaraju se u pogreške slaganja (SF) ili mrkve, dok se rubne dislokacije u epislojevima pretvaraju iz dislokacija u bazalnoj ravnini (BPD) naslijeđenih od supstrata tijekom epitaksijalnog rasta.
Dislokacija u osnovnoj ravnini (BPD)
Smješten na bazalnoj ravnini SiC, s Burgersovim vektorom od 1/3 <11–20>.BPD se rijetko pojavljuju na površini SiC pločica.Obično su koncentrirani na podlozi gustoće od 1500 cm-2, dok im je gustoća u epilaju samo oko 10 cm-2.Detekcija BPD-ova pomoću fotoluminiscencije (PL) pokazuje linearne karakteristike, kao što je prikazano na slici 4c.TijekomSiC epitaksijalnirasta, prošireni BPD-ovi mogu se pretvoriti u pogreške slaganja (SF) ili rubne dislokacije (TED).
Pogreške slaganja (SF)
Defekti u nizu slaganja bazalne ravnine SiC.Pogreške slaganja mogu se pojaviti u epitaksijalnom sloju nasljeđivanjem SF-ova u supstratu ili biti povezane s ekstenzijom i transformacijom dislokacija u bazalnoj ravnini (BPD) i dislokacija navojnih vijaka (TSD).Općenito, gustoća SF-a je manja od 1 cm-2, a oni pokazuju trokutastu značajku kada se otkriju pomoću PL, kao što je prikazano na slici 4e.Međutim, različite vrste grešaka slaganja mogu se formirati u SiC-u, kao što su Shockleyjev tip i Frankov tip, jer čak i mala količina poremećaja energije slaganja između ravnina može dovesti do značajnih nepravilnosti u slijedu slaganja.
Pad
Defekt pada uglavnom potječe od pada čestica na gornje i bočne stijenke reakcijske komore tijekom procesa rasta, što se može optimizirati optimizacijom procesa periodičnog održavanja grafitnih potrošnih materijala reakcijske komore.
Trokutasti defekt
To je inkluzija politipa 3C-SiC koja se proteže do površine episloja SiC duž smjera bazalne ravnine, kao što je prikazano na slici 4g.Mogu ga stvoriti čestice koje padaju na površinu sloja SiC tijekom epitaksijalnog rasta.Čestice su ugrađene u episloj i ometaju proces rasta, što rezultira politipskim inkluzijama 3C-SiC, koje pokazuju oštrokutne trokutaste površine s česticama smještenim na vrhovima trokutastog područja.Mnoga su istraživanja također pripisala podrijetlo politipskih inkluzija površinskim ogrebotinama, mikrocijevima i nepravilnim parametrima procesa rasta.
Defekt mrkve
Defekt mrkve je kompleks greške slaganja s dva kraja smještena na bazalnim kristalnim ravninama TSD i SF, koji završava dislokacijom Frankovog tipa, a veličina greške mrkve povezana je s prizmatičnom greškom slaganja.Kombinacija ovih značajki tvori površinsku morfologiju defekta mrkve, koja izgleda poput oblika mrkve s gustoćom manjom od 1 cm-2, kao što je prikazano na slici 4f.Defekti mrkve lako se stvaraju na ogrebotinama od poliranja, TSD-ovima ili oštećenjima podloge.
Ogrebotine
Ogrebotine su mehanička oštećenja na površini SiC pločica nastala tijekom proizvodnog procesa, kao što je prikazano na slici 4h.Ogrebotine na SiC podlozi mogu ometati rast sloja, proizvesti niz dislokacija visoke gustoće unutar sloja ili ogrebotine mogu postati osnova za stvaranje defekata mrkve.Stoga je ključno pravilno ispolirati SiC pločice jer te ogrebotine mogu imati značajan utjecaj na rad uređaja kada se pojave u aktivnom području uređaj.
Ostali morfološki nedostaci površine
Stepenasto skupljanje je površinski defekt nastao tijekom procesa epitaksijalnog rasta SiC, koji proizvodi tupe trokute ili trapezoidne karakteristike na površini sloja SiC.Postoje mnogi drugi površinski nedostaci, kao što su površinske rupe, neravnine i mrlje.Ovi nedostaci obično su uzrokovani neoptimiziranim procesima rasta i nepotpunim uklanjanjem oštećenja od poliranja, što nepovoljno utječe na rad uređaja.
Vrijeme objave: 5. lipnja 2024