Kjarnatæknin fyrir vöxtSiC epitaxialEfni eru í fyrsta lagi gallastýringartækni, sérstaklega fyrir gallastýringartækni sem er viðkvæm fyrir bilunum í tækjum eða áreiðanleikarýrnun. Rannsóknir á ferli undirlagsgalla sem teygja sig inn í epitaxiallagið meðan á epitaxial vaxtarferlinu stendur, flutnings- og umbreytingarlögmál galla á mótum undirlagsins og epitaxiallagsins, og kjarnamyndunarferli galla eru grundvöllur þess að skýra fylgni milli undirlagsgalla og epitaxial byggingargalla, sem getur á áhrifaríkan hátt leiðbeint skimun undirlags og hagræðingu epitaxial ferlisins.
Gallarnir áepitaxial lög af kísillkarbíðieru aðallega skipt í tvo flokka: kristallagalla og yfirborðsgalla. Kristallagallar, þar á meðal punktgallar, skrúfufrávik, örpíplugalla, brúnfrávik o.s.frv., eiga aðallega uppruna sinn í göllum á SiC undirlögum og dreifast inn í epitaxial lagið. Yfirborðsgalla má sjá beint með berum augum með smásjá og hafa dæmigerð formfræðileg einkenni. Yfirborðsgalla eru aðallega: rispur, þríhyrningsgallar, gulrótargallar, fallgallar og agnagallar, eins og sýnt er á mynd 4. Í epitaxial ferlinu geta aðskotaagnir, undirlagsgallar, yfirborðsskemmdir og frávik í epitaxial ferlinu haft áhrif á staðbundna vaxtarháttar skrefflæðis, sem leiðir til yfirborðsgalla.
Tafla 1. Orsakir myndunar algengra galla í grunnefni og galla í yfirborðslögun í SiC epitaxial lögum
Punktgallar
Punktgallar myndast við tómarúm eða eyður í einum eða fleiri grindarpunktum og hafa enga rúmfræðilega útbreiðslu. Punktgallar geta komið fyrir í öllum framleiðsluferlum, sérstaklega við jónaígræðslu. Hins vegar er erfitt að greina þá og sambandið milli umbreytingar punktgalla og annarra galla er einnig nokkuð flókið.
Örpípur (MP)
Örrör eru holar skrúfufrávik sem breiðast út eftir vaxtarásnum, með Burgers-vigri <0001>. Þvermál örröra er á bilinu frá broti úr míkron upp í tugi míkrons. Örrör sýna stórar, holóttar yfirborðseinkenni á yfirborði SiC-skífa. Venjulega er þéttleiki örröra um 0,1~1 cm-2 og heldur áfram að lækka við gæðaeftirlit með framleiðslu á skífum í atvinnuskyni.
Skrúfufrávik (TSD) og brúnfrávik (TED)
Tilfærslur í SiC eru aðalástæða niðurbrots og bilunar í tækjum. Bæði skrúfutilfærslur (TSD) og brúntilfærslur (TED) liggja meðfram vaxtarásnum, með Burgers-vigrum <0001> og 1/3 <11–20>, talið í sömu röð.
Bæði skrúfufrávik (e. wrench dislocations, TSD) og brúnfrávik (e. edge dislocations, TED) geta náð frá undirlaginu að yfirborði skífunnar og valdið litlum holum á yfirborðinu (Mynd 4b). Venjulega er þéttleiki brúnfrávika um 10 sinnum meiri en skrúfufrávika. Útvíkkaðar skrúfufrávik, það er að segja frá undirlaginu að yfirlaginu, geta einnig umbreyst í aðra galla og breiðst út eftir vaxtarásinni. Á meðan...SiC epitaxialvöxt, skrúfufrávik breytast í staflunargalla (SF) eða gulrótargalla, en brúnfrávik í yfirlögum eru sýnd upp úr grunnplansfrávikum (BPD) sem erfðast frá undirlaginu við yfirlagsvöxt.
Grunnfrávik í plani (BPD)
Staðsett á grunnfleti SiC, með Burgers-vigur upp á 1/3 <11–20>. BPD birtast sjaldan á yfirborði SiC-skífa. Þau eru venjulega einbeitt á undirlaginu með eðlisþyngd upp á 1500 cm-2, en eðlisþyngd þeirra í yfirlaginu er aðeins um 10 cm-2. Greining á BPD með ljósljómun (PL) sýnir línuleg einkenni, eins og sýnt er á mynd 4c. Á meðanSiC epitaxialvöxt, geta framlengdar BPD-frumur breyst í staflagalla (SF) eða brúnrýrnun (TED).
Staflagallar (SF)
Gallar í staflaröð grunnflatar SiC. Staflagallar geta komið fram í epitaxiallaginu með því að erfa SF í undirlaginu, eða tengst útvíkkun og umbreytingu grunnflatarröskunar (BPD) og skrúfuþráðarröskunar (TSD). Almennt er þéttleiki SF minni en 1 cm-2, og þeir sýna þríhyrningslaga eiginleika þegar þeir eru greindir með PL, eins og sýnt er á mynd 4e. Hins vegar geta ýmsar gerðir af staflagallum myndast í SiC, svo sem Shockley-gerð og Frank-gerð, því jafnvel lítill óregluleiki í staflaorku milli plana getur leitt til töluverðrar óreglu í staflaröðinni.
Undirgangur
Gallinn stafar aðallega af agnafalli á efri og hliðarveggi hvarfhólfsins meðan á vaxtarferlinu stendur, sem hægt er að hámarka með því að hámarka reglubundið viðhald á grafítnotkunarvörum hvarfhólfsins.
Þríhyrningslaga galli
Þetta er 3C-SiC fjölgerð innfelling sem nær að yfirborði SiC yfirlagsins eftir grunnplansstefnunni, eins og sýnt er á mynd 4g. Hún gæti myndast við fallandi ögn á yfirborð SiC yfirlagsins meðan á yfirlagsvexti stendur. Agnirnar festast í yfirlaginu og trufla vaxtarferlið, sem leiðir til 3C-SiC fjölgerð innfellinga, sem sýna skarpskyggða þríhyrningslaga yfirborðseinkenni þar sem agnirnar eru staðsettar á hornpunktum þríhyrningslaga svæðisins. Margar rannsóknir hafa einnig rakið uppruna fjölgerð innfellinga til rispa á yfirborði, örpípa og óviðeigandi breytna í vaxtarferlinu.
Gulrótargalli
Gulrótargalli er staflagallagallaflókið með tveimur endum staðsettum á grunnkristallaflötum TSD og SF, sem endar með Frank-gerð tilfærslu, og stærð gulrótargallans tengist prismatíska staflagallanum. Samanlögð einkenni mynda yfirborðsformgerð gulrótargallans, sem lítur út eins og gulrót með eðlisþyngd minni en 1 cm-2, eins og sýnt er á mynd 4f. Gulrótargallar myndast auðveldlega við fægingarrispur, TSD eða undirlagsgalla.
Rispur
Rispur eru vélrænar skemmdir á yfirborði SiC-skífa sem myndast við framleiðsluferlið, eins og sést á mynd 4h. Rispur á SiC-undirlaginu geta truflað vöxt yfirborðslagsins, valdið röð af þéttum tilfærslum innan yfirborðslagsins eða rispur geta orðið grunnur að myndun gulrótargalla. Þess vegna er mikilvægt að pússa SiC-skífur rétt því þessar rispur geta haft veruleg áhrif á afköst tækisins þegar þær birtast á virka svæðinu í tækinu.
Aðrir gallar í yfirborðslögun
Þrepamyndun er yfirborðsgall sem myndast við vaxtarferli SiC-þráðarins og veldur ójöfnum þríhyrningum eða trapisulaga einkennum á yfirborði SiC-þráðarins. Það eru margir aðrir yfirborðsgallar, svo sem yfirborðsholur, ójöfnur og blettir. Þessir gallar eru venjulega af völdum ófullnægjandi vaxtarferla og ófullnægjandi fjarlægingar á fægingarskemmdum, sem hefur neikvæð áhrif á afköst tækisins.
Birtingartími: 5. júní 2024