Teknologi inti kanggo pertumbuhaneSiC epitaksialBahan-bahan kasebut kapisan yaiku teknologi kontrol cacat, utamane kanggo teknologi kontrol cacat sing rentan gagal piranti utawa degradasi keandalan. Panliten babagan mekanisme cacat substrat sing ngluwihi lapisan epitaksial sajrone proses pertumbuhan epitaksial, hukum transfer lan transformasi cacat ing antarmuka antarane substrat lan lapisan epitaksial, lan mekanisme nukleasi cacat minangka dhasar kanggo njlentrehake korelasi antarane cacat substrat lan cacat struktural epitaksial, sing bisa kanthi efektif nuntun penyaringan substrat lan optimasi proses epitaksial.
Cacat-cacat sakalapisan epitaksial silikon karbidaCacat kristal utamane dipérang dadi rong kategori: cacat kristal lan cacat morfologi permukaan. Cacat kristal, kalebu cacat titik, dislokasi sekrup, cacat mikrotubulus, dislokasi pinggiran, lan liya-liyane, biasane asale saka cacat ing substrat SiC lan nyebar menyang lapisan epitaksial. Cacat morfologi permukaan bisa diamati langsung nganggo mripat langsung nggunakake mikroskop lan duwe ciri morfologis sing khas. Cacat morfologi permukaan utamane kalebu: Goresan, Cacat Segitiga, Cacat Wortel, Downfall, lan Partikel, kaya sing dituduhake ing Gambar 4. Sajrone proses epitaksial, partikel asing, cacat substrat, kerusakan permukaan, lan penyimpangan proses epitaksial kabeh bisa mengaruhi mode pertumbuhan aliran langkah lokal, sing nyebabake cacat morfologi permukaan.
Tabel 1. Sebab-sebab pembentukan cacat matriks umum lan cacat morfologi permukaan ing lapisan epitaksial SiC
Cacat titik
Cacat titik kawangun déning kekosongan utawa celah ing siji titik kisi utawa sawetara titik kisi, lan ora duwé perluasan spasial. Cacat titik bisa kedadeyan ing saben proses produksi, utamane ing implantasi ion. Nanging, cacat kasebut angel dideteksi, lan hubungan antarane transformasi cacat titik lan cacat liyane uga cukup rumit.
Mikropipa (MP)
Mikropipa iku dislokasi sekrup berongga sing nyebar ing sadawane sumbu pertumbuhan, kanthi vektor Burgers <0001>. Diameter mikrotube wiwit saka pecahan mikron nganti puluhan mikron. Mikrotube nuduhake fitur permukaan kaya bolongan gedhe ing permukaan wafer SiC. Biasane, kapadhetan mikrotube udakara 0,1 ~ 1cm-2 lan terus mudhun ing pemantauan kualitas produksi wafer komersial.
Dislokasi sekrup (TSD) lan dislokasi pinggiran (TED)
Dislokasi ing SiC minangka sumber utama degradasi lan kegagalan piranti. Dislokasi sekrup (TSD) lan dislokasi pinggiran (TED) mlaku ing sadawane sumbu pertumbuhan, kanthi vektor Burger <0001> lan 1/3<11–20>, mungguh-mungguh.
Dislokasi sekrup (TSD) lan dislokasi pinggiran (TED) bisa nyebar saka substrat menyang permukaan wafer lan nggawa fitur permukaan kaya jugangan cilik (Gambar 4b). Biasane, kapadhetan dislokasi pinggiran kira-kira 10 kali lipat saka dislokasi sekrup. Dislokasi sekrup sing luwih dawa, yaiku, nyebar saka substrat menyang lapisan epilayer, uga bisa malih dadi cacat liyane lan nyebar ing sadawane sumbu pertumbuhan. SajroneSiC epitaksialIng pertumbuhan, dislokasi sekrup diowahi dadi sesar susun (SF) utawa cacat wortel, dene dislokasi pinggiran ing lapisan epilator dituduhake diowahi saka dislokasi bidang basal (BPD) sing diwarisake saka substrat sajrone pertumbuhan epitaksial.
Dislokasi bidang dasar (BPD)
Dumunung ing bidang basal SiC, kanthi vektor Burger 1/3 <11–20>. BPD arang katon ing permukaan wafer SiC. Biasane dikonsentrasi ing substrat kanthi kapadhetan 1500 cm-2, dene kapadhetan ing lapisan epilayer mung udakara 10 cm-2. Deteksi BPD nggunakake fotoluminesensi (PL) nuduhake fitur linier, kaya sing dituduhake ing Gambar 4c. SajroneSiC epitaksialpertumbuhan, BPD sing luwih dawa bisa diowahi dadi sesar susun (SF) utawa dislokasi pinggiran (TED).
Kesalahan susun (SF)
Cacat ing urutan susun saka bidang basal SiC. Kesalahan susun bisa katon ing lapisan epitaksial kanthi nurunake SF ing substrat, utawa ana gandhengane karo ekstensi lan transformasi dislokasi bidang basal (BPD) lan dislokasi sekrup ulir (TSD). Umumé, kapadhetan SF kurang saka 1 cm-2, lan nuduhake fitur segitiga nalika dideteksi nggunakake PL, kaya sing dituduhake ing Gambar 4e. Nanging, macem-macem jinis kesalahan susun bisa dibentuk ing SiC, kayata jinis Shockley lan jinis Frank, amarga sanajan gangguan energi susun sing sithik ing antarane bidang bisa nyebabake ketidakteraturan sing cukup gedhe ing urutan susun.
Kejatuhan
Cacat sing nyebabake kerusakan utamane asale saka tetesan partikel ing tembok ndhuwur lan sisih ruang reaksi sajrone proses pertumbuhan, sing bisa dioptimalake kanthi ngoptimalake proses perawatan periodik bahan habis pakai grafit ruang reaksi.
Cacat segitiga
Iki minangka inklusi politipe 3C-SiC sing ngluwihi permukaan lapisan epilayer SiC ing sadawane arah bidang basal, kaya sing dituduhake ing Gambar 4g. Iki bisa diasilake dening partikel sing tiba ing permukaan lapisan epilayer SiC sajrone pertumbuhan epitaksial. Partikel-partikel kasebut nempel ing lapisan epilayer lan ngganggu proses pertumbuhan, sing nyebabake inklusi politipe 3C-SiC, sing nuduhake fitur permukaan segitiga sing tajem kanthi partikel sing dumunung ing simpul wilayah segitiga. Akeh panliten sing uga ngubungake asal-usul inklusi politipe karo goresan permukaan, mikropipa, lan parameter proses pertumbuhan sing ora tepat.
Cacat wortel
Cacat wortel iku kompleks patahan susun kanthi rong ujung sing dumunung ing bidang kristal basal TSD lan SF, sing dipungkasi dening dislokasi tipe Frank, lan ukuran cacat wortel ana hubungane karo patahan susun prismatik. Kombinasi fitur-fitur kasebut mbentuk morfologi permukaan cacat wortel, sing katon kaya bentuk wortel kanthi kapadhetan kurang saka 1 cm-2, kaya sing dituduhake ing Gambar 4f. Cacat wortel gampang dibentuk ing goresan polesan, TSD, utawa cacat substrat.
Goresan
Goresan yaiku kerusakan mekanis ing permukaan wafer SiC sing kawangun sajrone proses produksi, kaya sing dituduhake ing Gambar 4h. Goresan ing substrat SiC bisa ngganggu tuwuhing lapisan epilayer, ngasilake deretan dislokasi kapadhetan dhuwur ing lapisan epilayer, utawa goresan bisa dadi dhasar kanggo mbentuk cacat wortel. Mulane, penting banget kanggo poles wafer SiC kanthi bener amarga goresan kasebut bisa duwe pengaruh sing signifikan marang kinerja piranti nalika katon ing area aktif piranti.
Cacat morfologi permukaan liyané
Step bunching iku cacat permukaan sing kawangun sajrone proses pertumbuhan epitaksial SiC, sing ngasilake segitiga tumpul utawa fitur trapesium ing permukaan epilayer SiC. Ana akeh cacat permukaan liyane, kayata bolongan permukaan, benjolan lan noda. Cacat kasebut biasane disebabake dening proses pertumbuhan sing ora dioptimalake lan penghapusan kerusakan polesan sing ora lengkap, sing mengaruhi kinerja piranti kanthi negatif.
Wektu kiriman: 05-Jun-2024