Pagrindinė augimo technologijaSiC epitaksinisVisų pirma, medžiagos yra defektų valdymo technologija, ypač skirta defektų valdymo technologijoms, kurioms būdingi įrenginio gedimai arba patikimumo mažėjimas. Pagrindo defektų, plintančių į epitaksinį sluoksnį epitaksinio augimo proceso metu, mechanizmo tyrimas, defektų perdavimo ir transformacijos dėsniai padėklo ir epitaksinio sluoksnio sąsajoje bei defektų susidarymo mechanizmas yra pagrindas, leidžiantis išsiaiškinti koreliaciją tarp padėklo defektų ir epitaksinių struktūrinių defektų, o tai gali veiksmingai padėti atlikti padėklo atranką ir optimizuoti epitaksinį procesą.
Defektaisilicio karbido epitaksiniai sluoksniaidaugiausia skirstomi į dvi kategorijas: kristalų defektus ir paviršiaus morfologijos defektus. Kristalų defektai, įskaitant taškinius defektus, sraigtų dislokacijas, mikrovamzdelių defektus, kraštų dislokacijas ir kt., dažniausiai kyla iš SiC substratų defektų ir pasklinda po epitaksinį sluoksnį. Paviršiaus morfologijos defektus galima tiesiogiai stebėti plika akimi naudojant mikroskopą ir jie turi tipines morfologines savybes. Paviršiaus morfologijos defektai daugiausia apima: įbrėžimus, trikampius defektus, morkų defektus, kritimus ir daleles, kaip parodyta 4 paveiksle. Epitaksinio proceso metu svetimkūniai, substrato defektai, paviršiaus pažeidimai ir epitaksinio proceso nukrypimai gali turėti įtakos vietiniam laiptelio srauto augimo režimui, dėl kurio atsiranda paviršiaus morfologijos defektų.
1 lentelė. Dažniausių matricos defektų ir paviršiaus morfologijos defektų susidarymo priežastys SiC epitaksiniuose sluoksniuose
Taškiniai defektai
Taškiniai defektai susidaro dėl laisvų vietų arba tarpų viename arba keliuose gardelės taškuose ir neturi erdvinio plitimo. Taškiniai defektai gali atsirasti kiekviename gamybos procese, ypač jonų implantacijos metu. Tačiau juos sunku aptikti, o ryšys tarp taškinių defektų transformacijos ir kitų defektų taip pat yra gana sudėtingas.
Mikrovamzdžiai (MP)
Mikrovamzdeliai yra tuščiaviduriai sraigtinių dislokacijų dariniai, kurie sklinda augimo ašimi, o Burgerio vektorius yra <0001>. Mikrovamzdelių skersmuo svyruoja nuo mikrono dalies iki dešimčių mikronų. SiC plokštelių paviršiuje mikrovamzdeliai turi didelius, į duobutę panašius paviršiaus darinius. Paprastai mikrovamzdelių tankis yra apie 0,1–1 cm⁻² ir toliau mažėja stebint komercinės plokštelių gamybos kokybę.
Varžtų dislokacijos (TSD) ir kraštų dislokacijos (TED)
SiC dislokacijos yra pagrindinė įtaisų degradacijos ir gedimų priežastis. Tiek sraigtinių, tiek briauninių dislokacijų (TED) eiga vyksta augimo ašimi, o Burgerio vektoriai yra atitinkamai <0001> ir 1/3<11–20>.
Ir sraigtinių dislokacijų (TSD), ir briauninių dislokacijų (TED) gali atsirasti nuo pagrindo iki plokštelės paviršiaus ir sukelti mažus, į duobutę panašius paviršiaus darinius (4b pav.). Paprastai briauninių dislokacijų tankis yra maždaug 10 kartų didesnis nei sraigtinių dislokacijų. Išplitusios sraigtinių dislokacijų, t. y. besitęsiančių nuo pagrindo iki episluoksnio, taip pat gali virsti kitais defektais ir plisti augimo ašimi.SiC epitaksinisaugimo metu sraigtinių dislokacijų metu susidaro kaupimosi defektai (SF) arba morkų defektai, o episluoksnių kraštų dislokacijos, kaip parodyta, susidaro iš bazinės plokštumos dislokacijų (BPD), paveldėtų iš substrato epitaksinio augimo metu.
Bazinė plokštumos dislokacija (BPD)
Išsidėstę SiC bazinėje plokštumoje, Burgerio vektorius yra 1/3 <11–20>. BPD retai atsiranda SiC plokštelių paviršiuje. Paprastai jie susikaupę ant substrato, jų tankis yra 1500 cm⁻², o jų tankis epiliniame sluoksnyje yra tik apie 10 cm⁻². BPD aptikimas naudojant fotoliuminescenciją (PL) rodo linijines savybes, kaip parodyta 4c paveiksle.SiC epitaksinisaugimo metu išplėstiniai BPD gali būti paversti kaupimosi lūžiais (SF) arba kraštų dislokacijomis (TED).
Krovimo gedimai (SF)
SiC bazinės plokštumos klojimo sekos defektai. Klojimo defektai epitaksiniame sluoksnyje gali atsirasti paveldint substrate esančias SF arba būti susiję su bazinės plokštumos dislokacijų (BPD) ir srieginių varžtų dislokacijų (TSD) išplėtimu ir transformacija. Paprastai SF tankis yra mažesnis nei 1 cm⁻², ir jie turi trikampio formą, kai aptinkami naudojant PL, kaip parodyta 4e paveiksle. Tačiau SiC gali susidaryti įvairių tipų klojimo defektai, pavyzdžiui, Shockley tipo ir Frank tipo, nes net ir nedidelis klojimo energijos netvarkingumas tarp plokštumų gali sukelti didelį klojimo sekos netaisyklingumą.
Žlugimas
Kritimo defektas daugiausia kyla dėl dalelių kritimo ant viršutinės ir šoninės reakcijos kameros sienelių augimo proceso metu, kurį galima optimizuoti optimizuojant periodinį reakcijos kameros grafito eksploatacinių medžiagų priežiūros procesą.
Trikampis defektas
Tai 3C-SiC politipo intarpas, kuris tęsiasi iki SiC episluoksnio paviršiaus bazinės plokštumos kryptimi, kaip parodyta 4g paveiksle. Jį gali sukelti dalelės, krintančios ant SiC episluoksnio paviršiaus epitaksinio augimo metu. Dalelės įterptos į episluoksnį ir trukdo augimo procesui, todėl susidaro 3C-SiC politipo intarpai, kurie pasižymi aštriais trikampiais paviršiaus bruožais, o dalelės yra trikampio srities viršūnėse. Daugelyje tyrimų politipo intarpų kilmė taip pat siejama su paviršiaus įbrėžimais, mikrovamzdeliais ir netinkamais augimo proceso parametrais.
Morkų defektas
Morkos defektas yra kaupimosi lūžių kompleksas, turintis du galus, esančius TSD ir SF bazinėse kristalų plokštumose, ir užsibaigiantis Franko tipo dislokacija, o morkos defekto dydis yra susijęs su prizminiu kaupimosi lūžiu. Šių savybių derinys sudaro morkos defekto paviršiaus morfologiją, kuri atrodo kaip morka, kurios tankis yra mažesnis nei 1 cm-2, kaip parodyta 4f paveiksle. Morkos defektai lengvai susidaro poliravimo įbrėžimuose, TSD arba pagrindo defektuose.
Įbrėžimai
Įbrėžimai yra mechaniniai SiC plokštelių paviršiaus pažeidimai, susidarantys gamybos proceso metu, kaip parodyta 4h paveiksle. Įbrėžimai ant SiC pagrindo gali trukdyti episluoksnio augimui, sukelti didelio tankio dislokacijų eilę episluoksnyje arba įbrėžimai gali tapti morkų defektų susidarymo pagrindu. Todėl labai svarbu tinkamai poliruoti SiC plokšteles, nes šie įbrėžimai, atsiradę aktyviojoje įrenginio srityje, gali turėti didelės įtakos įrenginio veikimui.
Kiti paviršiaus morfologijos defektai
Laiptuotas susitraukimas yra paviršiaus defektas, susidarantis SiC epitaksinio augimo proceso metu, dėl kurio SiC episluoksnio paviršiuje atsiranda buki trikampiai arba trapecijos formos dariniai. Yra daug kitų paviršiaus defektų, tokių kaip paviršiaus duobutės, iškilimai ir dėmės. Šie defektai dažniausiai atsiranda dėl neoptimizuotų augimo procesų ir nevisiško poliravimo pažeidimų pašalinimo, o tai neigiamai veikia įrenginio veikimą.
Įrašo laikas: 2024 m. birželio 5 d.