It-teknoloġija ewlenija għat-tkabbir ta'Epitassjali tas-SiCL-ewwel nett, it-teknoloġija tal-kontroll tad-difetti hija l-materjali, speċjalment għat-teknoloġija tal-kontroll tad-difetti li hija suxxettibbli għal ħsara fl-apparat jew degradazzjoni tal-affidabbiltà. L-istudju tal-mekkaniżmu tad-difetti tas-sottostrat li jestendu fis-saff epitassjali matul il-proċess tat-tkabbir epitassjali, il-liġijiet tat-trasferiment u t-trasformazzjoni tad-difetti fl-interfaċċja bejn is-sottostrat u s-saff epitassjali, u l-mekkaniżmu tan-nukleazzjoni tad-difetti huma l-bażi biex tiġi ċċarata l-korrelazzjoni bejn id-difetti tas-sottostrat u d-difetti strutturali epitassjali, li jistgħu jiggwidaw b'mod effettiv l-iskrinjar tas-sottostrat u l-ottimizzazzjoni tal-proċess epitassjali.
Id-difetti ta'saffi epitassjali tal-karbur tas-silikonHuma prinċipalment maqsuma f'żewġ kategoriji: difetti tal-kristall u difetti tal-morfoloġija tal-wiċċ. Id-difetti tal-kristall, inklużi difetti fil-punt, dislokazzjonijiet tal-viti, difetti tal-mikrotubuli, dislokazzjonijiet tat-truf, eċċ., l-aktar joriġinaw minn difetti fuq sottostrati tas-SiC u jinfirxu fis-saff epitassjali. Id-difetti tal-morfoloġija tal-wiċċ jistgħu jiġu osservati direttament bl-għajn bl-użu ta' mikroskopju u għandhom karatteristiċi morfoloġiċi tipiċi. Id-difetti tal-morfoloġija tal-wiċċ jinkludu prinċipalment: Grif, Difett trijangolari, Difett tal-karrotta, Waqgħa 'l isfel, u Partiċelli, kif muri fil-Figura 4. Matul il-proċess epitassjali, partiċelli barranin, difetti tas-sottostrat, ħsara fil-wiċċ, u devjazzjonijiet tal-proċess epitassjali jistgħu kollha jaffettwaw il-modalità tat-tkabbir tal-fluss tal-pass lokali, u jirriżultaw f'difetti tal-morfoloġija tal-wiċċ.
Tabella 1. Kawżi għall-formazzjoni ta' difetti komuni fil-matriċi u difetti fil-morfoloġija tal-wiċċ f'saffi epitassjali tas-SiC
Difetti fil-punt
Id-difetti puntwali huma ffurmati minn postijiet vakanti jew lakuni f'punt wieħed tal-kannizzata jew f'diversi punti tal-kannizzata, u m'għandhom l-ebda estensjoni spazjali. Id-difetti puntwali jistgħu jseħħu f'kull proċess ta' produzzjoni, speċjalment fl-impjantazzjoni tal-joni. Madankollu, huma diffiċli biex jiġu skoperti, u r-relazzjoni bejn it-trasformazzjoni tad-difetti puntwali u difetti oħra hija wkoll pjuttost kumplessa.
Mikropajpijiet (MP)
Il-mikropajpijiet huma dislokazzjonijiet bil-kamin vojta minn ġewwa li jippropagaw tul l-assi tat-tkabbir, b'vettur Burgers <0001>. Id-dijametru tal-mikrotubi jvarja minn frazzjoni ta' mikron sa għexieren ta' mikroni. Il-mikrotubi juru karatteristiċi kbar tal-wiċċ bħal ħofor fuq il-wiċċ tal-wejfers tas-SiC. Tipikament, id-densità tal-mikrotubi hija madwar 0.1~1cm-2 u tkompli tonqos fil-monitoraġġ tal-kwalità tal-produzzjoni tal-wejfers kummerċjali.
Dislokazzjonijiet tal-viti (TSD) u dislokazzjonijiet tat-tarf (TED)
Id-dislokazzjonijiet fis-SiC huma s-sors ewlieni tad-degradazzjoni u l-falliment tal-apparat. Kemm id-dislokazzjonijiet tal-viti (TSD) kif ukoll id-dislokazzjonijiet tat-tarf (TED) jimxu tul l-assi tat-tkabbir, b'vetturi Burgers ta' <0001> u 1/3<11–20>, rispettivament.
Kemm id-dislokazzjonijiet tal-kamin (TSD) kif ukoll id-dislokazzjonijiet tat-tarf (TED) jistgħu jestendu mis-sottostrat sal-wiċċ tal-wejfer u jġibu magħhom karatteristiċi żgħar tal-wiċċ bħal ħofor (Figura 4b). Tipikament, id-densità tad-dislokazzjonijiet tat-tarf hija madwar 10 darbiet dik tad-dislokazzjonijiet tal-kamin. Dislokazzjonijiet tal-kamin estiżi, jiġifieri, li jestendu mis-sottostrat sal-epilayer, jistgħu wkoll jittrasformaw f'difetti oħra u jippropagaw tul l-assi tat-tkabbir. MatulEpitassjali tas-SiCWaqt it-tkabbir, id-dislokazzjonijiet tal-kamin jiġu kkonvertiti fi difetti ta' stivar (SF) jew difetti tal-karrotti, filwaqt li d-dislokazzjonijiet tat-tarf fl-epilayers jintwerew li huma kkonvertiti minn dislokazzjonijiet tal-pjan bażali (BPDs) li jintirtu mis-sottostrat waqt it-tkabbir epitassjali.
Dislokazzjoni tal-pjan bażiku (BPD)
Jinsabu fuq il-pjan bażali tas-SiC, b'vettur Burgers ta' 1/3 <11–20>. Il-BPDs rarament jidhru fuq il-wiċċ tal-wejfers tas-SiC. Normalment ikunu kkonċentrati fuq is-sottostrat b'densità ta' 1500 cm-2, filwaqt li d-densità tagħhom fl-epilayer hija biss madwar 10 cm-2. L-iskoperta tal-BPDs bl-użu tal-fotoluminexxenza (PL) turi karatteristiċi lineari, kif muri fil-Figura 4c. MatulEpitassjali tas-SiCtkabbir, BPDs estiżi jistgħu jiġu konvertiti fi ħsarat ta' stivar (SF) jew dislokazzjonijiet tat-truf (TED).
Ħsarat ta' stacking (SFs)
Difetti fis-sekwenza tal-istivar tal-pjan bażali tas-SiC. Il-ħsarat fl-istivar jistgħu jidhru fis-saff epitassjali billi jiret SFs fis-sottostrat, jew ikunu relatati mal-estensjoni u t-trasformazzjoni tad-dislokazzjonijiet tal-pjan bażali (BPDs) u d-dislokazzjonijiet tal-kamin (TSDs). Ġeneralment, id-densità tal-SFs hija inqas minn 1 cm-2, u juru karatteristika trijangolari meta jinstabu bl-użu tal-PL, kif muri fil-Figura 4e. Madankollu, diversi tipi ta' ħsarat fl-istivar jistgħu jiġu ffurmati fis-SiC, bħat-tip Shockley u t-tip Frank, għaliex anke ammont żgħir ta' diżordni fl-enerġija tal-istivar bejn il-pjani jista' jwassal għal irregolarità konsiderevoli fis-sekwenza tal-istivar.
Waqgħa
Id-difett tat-tnaqqis joriġina prinċipalment mill-waqgħa tal-partiċelli fuq il-ħitan ta' fuq u tal-ġenb tal-kamra tar-reazzjoni matul il-proċess tat-tkabbir, li jista' jiġi ottimizzat billi jiġi ottimizzat il-proċess ta' manutenzjoni perjodika tal-konsumabbli tal-grafita tal-kamra tar-reazzjoni.
Difett trijangulari
Hija inklużjoni tal-politip 3C-SiC li testendi sal-wiċċ tal-epilaff SiC tul id-direzzjoni tal-pjan bażali, kif muri fil-Figura 4g. Tista' tiġi ġġenerata mill-partiċelli li jaqgħu fuq il-wiċċ tal-epilaff SiC waqt it-tkabbir epitassjali. Il-partiċelli huma inkorporati fl-epilaff u jinterferixxu mal-proċess tat-tkabbir, li jirriżulta f'inklużjonijiet tal-politip 3C-SiC, li juru karatteristiċi tal-wiċċ trijangulari b'angoli qawwija bil-partiċelli jinsabu fil-vertiċi tar-reġjun trijangulari. Ħafna studji attribwew ukoll l-oriġini tal-inklużjonijiet tal-politip għal grif tal-wiċċ, mikropajpijiet, u parametri mhux xierqa tal-proċess tat-tkabbir.
Difett fil-karrotta
Difett tal-karrotta huwa kumpless ta' difett ta' stivar b'żewġt itruf li jinsabu fil-pjanijiet kristallini bażali TSD u SF, li jintemm b'dislokazzjoni tat-tip Frank, u d-daqs tad-difett tal-karrotta huwa relatat mal-ħsara prismatika ta' stivar. Il-kombinazzjoni ta' dawn il-karatteristiċi tifforma l-morfoloġija tal-wiċċ tad-difett tal-karrotta, li tidher qisha forma ta' karrotta b'densità ta' inqas minn 1 cm-2, kif muri fil-Figura 4f. Id-difetti tal-karrotta huma ffurmati faċilment waqt grif tal-lostru, TSDs, jew difetti tas-sottostrat.
Grif
Il-grif huwa ħsarat mekkaniċi fuq il-wiċċ tal-wejfers tas-SiC li jiffurmaw matul il-proċess tal-produzzjoni, kif muri fil-Figura 4h. Il-grif fuq is-sottostrat tas-SiC jista' jinterferixxi mat-tkabbir tal-epilayer, jipproduċi ringiela ta' dislokazzjonijiet ta' densità għolja fl-epilayer, jew il-grif jista' jsir il-bażi għall-formazzjoni ta' difetti fil-forma ta' karrotta. Għalhekk, huwa kritiku li l-wejfers tas-SiC jiġu lustrati kif suppost għaliex dawn il-grif jista' jkollhom impatt sinifikanti fuq il-prestazzjoni tal-apparat meta jidhru fiż-żona attiva tal-apparat.
Difetti oħra tal-morfoloġija tal-wiċċ
It-tgħaqqid fi stadji huwa difett fil-wiċċ iffurmat matul il-proċess tat-tkabbir epitassjali tas-SiC, li jipproduċi trijangoli ottużi jew karatteristiċi trapeżojdali fuq il-wiċċ tal-epilaffer tas-SiC. Hemm ħafna difetti oħra fil-wiċċ, bħal ħofor fil-wiċċ, ħotob u tbajja'. Dawn id-difetti ġeneralment huma kkawżati minn proċessi ta' tkabbir mhux ottimizzati u tneħħija mhux kompluta tal-ħsara tal-lostru, li taffettwa ħażin il-prestazzjoni tal-apparat.
Ħin tal-posta: 05 ta' Ġunju 2024