Teknologjia kryesore për rritjen eSiC epitaksialMaterialet janë së pari teknologji e kontrollit të defekteve, veçanërisht për teknologjinë e kontrollit të defekteve që është e prirur ndaj dështimit të pajisjes ose degradimit të besueshmërisë. Studimi i mekanizmit të defekteve të substratit që shtrihen në shtresën epitaksiale gjatë procesit të rritjes epitaksiale, ligjet e transferimit dhe transformimit të defekteve në ndërfaqen midis substratit dhe shtresës epitaksiale, dhe mekanizmi i formimit të bërthamave të defekteve janë baza për sqarimin e korrelacionit midis defekteve të substratit dhe defekteve strukturore epitaksiale, të cilat mund të udhëzojnë në mënyrë efektive shqyrtimin e substratit dhe optimizimin e procesit epitaksial.
Defektet eshtresa epitaksiale të karbidit të silikonitKryesisht ndahen në dy kategori: defekte kristalore dhe defekte morfologjike sipërfaqësore. Defektet kristalore, duke përfshirë defektet e pikës, zhvendosjet e vidave, defektet e mikrotubulave, zhvendosjet e skajeve, etj., burojnë kryesisht nga defektet në substratet SiC dhe shpërndahen në shtresën epitaksiale. Defektet e morfologjisë sipërfaqësore mund të vërehen drejtpërdrejt me sy të lirë duke përdorur një mikroskop dhe kanë karakteristika tipike morfologjike. Defektet e morfologjisë sipërfaqësore përfshijnë kryesisht: Gërvishtje, defekt trekëndor, defekt të karrotës, rënie dhe grimcë, siç tregohet në Figurën 4. Gjatë procesit epitaksial, grimcat e huaja, defektet e substratit, dëmtimi i sipërfaqes dhe devijimet e procesit epitaksial mund të ndikojnë të gjitha në mënyrën lokale të rritjes së rrjedhës së hapit, duke rezultuar në defekte morfologjike sipërfaqësore.
Tabela 1. Shkaqet për formimin e defekteve të zakonshme të matricës dhe defekteve të morfologjisë sipërfaqësore në shtresat epitaksiale të SiC
Defektet e pikës
Defektet pikësore formohen nga boshllëqe ose boshllëqe në një pikë të vetme të rrjetës ose në disa pika të rrjetës, dhe ato nuk kanë shtrirje hapësinore. Defektet pikësore mund të ndodhin në çdo proces prodhimi, veçanërisht në implantimin e joneve. Megjithatë, ato janë të vështira për t'u zbuluar, dhe marrëdhënia midis transformimit të defekteve pikësore dhe defekteve të tjera është gjithashtu mjaft komplekse.
Mikrotuba (MP)
Mikrotubat janë zhvendosje të zbrazëta të vidave që përhapen përgjatë boshtit të rritjes, me një vektor Burgers <0001>. Diametri i mikrotubave varion nga një pjesë e një mikroni deri në dhjetëra mikronë. Mikrotubat tregojnë tipare të mëdha sipërfaqësore si gropëza në sipërfaqen e napolitanëve SiC. Në mënyrë tipike, dendësia e mikrotubave është rreth 0.1~1cm-2 dhe vazhdon të ulet në monitorimin e cilësisë së prodhimit komercial të napolitanëve.
Zhvendosjet e vidave (TSD) dhe zhvendosjet e skajeve (TED)
Zhvendosjet në SiC janë burimi kryesor i degradimit dhe dështimit të pajisjes. Si zhvendosjet e vidave (TSD) ashtu edhe zhvendosjet e skajeve (TED) shkojnë përgjatë boshtit të rritjes, me vektorë Burgers prej <0001> dhe 1/3<11–20>, përkatësisht.
Si zhvendosjet e vidave (TSD) ashtu edhe zhvendosjet e skajeve (TED) mund të shtrihen nga substrati në sipërfaqen e pllakës së mbështjelljes dhe të sjellin tipare të vogla sipërfaqësore si gropëza (Figura 4b). Në mënyrë tipike, dendësia e zhvendosjeve të skajeve është rreth 10 herë më e lartë se ajo e zhvendosjeve të vidave. Zhvendosjet e zgjeruara të vidave, domethënë, që shtrihen nga substrati në shtresën e epilimit, mund të transformohen gjithashtu në defekte të tjera dhe të përhapen përgjatë boshtit të rritjes. GjatëSiC epitaksialGjatë rritjes, zhvendosjet e vidave shndërrohen në defekte grumbullimi (SF) ose defekte karote, ndërsa zhvendosjet e skajeve në epilastresa tregohen të konvertohen nga zhvendosjet e planit bazal (BPD) të trashëguara nga substrati gjatë rritjes epitaksiale.
Zhvendosja bazë e rrafshit (BPD)
Të vendosura në planin bazal të SiC, me një vektor Burgers prej 1/3 <11–20>. BPD-të rrallë shfaqen në sipërfaqen e napolitanëve SiC. Ato zakonisht janë të përqendruara në substrat me një dendësi prej 1500 cm-2, ndërsa dendësia e tyre në shtresën epi është vetëm rreth 10 cm-2. Zbulimi i BPD-ve duke përdorur fotolumineshencën (PL) tregon tipare lineare, siç tregohet në Figurën 4c. GjatëSiC epitaksialrritje, BPD-të e zgjeruara mund të shndërrohen në defekte grumbullimi (SF) ose zhvendosje skajesh (TED).
Gabimet e grumbullimit (SF)
Defekte në sekuencën e grumbullimit të planit bazal të SiC. Gabimet e grumbullimit mund të shfaqen në shtresën epitaksiale duke trashëguar SF-të në substrat, ose të lidhen me zgjerimin dhe transformimin e dislokimeve të planit bazal (BPD) dhe dislokimeve të vidave fileto (TSD). Në përgjithësi, dendësia e SF-ve është më pak se 1 cm-2, dhe ato shfaqin një tipar trekëndor kur zbulohen duke përdorur PL, siç tregohet në Figurën 4e. Megjithatë, lloje të ndryshme të defekteve të grumbullimit mund të formohen në SiC, të tilla si lloji Shockley dhe lloji Frank, sepse edhe një sasi e vogël e çrregullimit të energjisë së grumbullimit midis planeve mund të çojë në një parregullsi të konsiderueshme në sekuencën e grumbullimit.
Rënie
Defekti i rënies buron kryesisht nga rënia e grimcave në muret e sipërme dhe anësore të dhomës së reagimit gjatë procesit të rritjes, i cili mund të optimizohet duke optimizuar procesin e mirëmbajtjes periodike të materialeve të konsumueshme të grafitit të dhomës së reagimit.
Defekt trekëndor
Është një përfshirje politipi 3C-SiC që shtrihet në sipërfaqen e shtresës së epilit SiC përgjatë drejtimit të planit bazal, siç tregohet në Figurën 4g. Mund të gjenerohet nga grimcat që bien në sipërfaqen e shtresës së epilit SiC gjatë rritjes epitaksiale. Grimcat janë të ngulitura në shtresë dhe ndërhyjnë në procesin e rritjes, duke rezultuar në përfshirje politipi 3C-SiC, të cilat tregojnë tipare sipërfaqësore trekëndëshe me kënd të mprehtë me grimcat e vendosura në majat e rajonit trekëndor. Shumë studime ia kanë atribuar gjithashtu origjinën e përfshirjeve politipe gërvishtjeve sipërfaqësore, mikrotubave dhe parametrave të papërshtatshëm të procesit të rritjes.
Defekti i karrotës
Një defekt i karrotës është një kompleks faji grumbullues me dy skaje të vendosura në planet kristalore bazale TSD dhe SF, të cilat përfundojnë nga një zhvendosje e tipit Frank, dhe madhësia e defektit të karrotës lidhet me fajin grumbullues prizmatik. Kombinimi i këtyre karakteristikave formon morfologjinë sipërfaqësore të defektit të karrotës, i cili duket si një formë karrote me një dendësi më të vogël se 1 cm-2, siç tregohet në Figurën 4f. Defektet e karrotës formohen lehtësisht në gërvishtjet e lustrimit, TSD-të ose defektet e substratit.
Gërvishtjet
Gërvishtjet janë dëmtime mekanike në sipërfaqen e pllakave SiC të formuara gjatë procesit të prodhimit, siç tregohet në Figurën 4h. Gërvishtjet në substratin SiC mund të ndërhyjnë në rritjen e epilshtresës, të prodhojnë një rresht zhvendosjesh me dendësi të lartë brenda epilshtresës, ose gërvishtjet mund të bëhen bazë për formimin e defekteve të karrotës. Prandaj, është thelbësore të lustrohen siç duhet pllakat SiC sepse këto gërvishtje mund të kenë një ndikim të rëndësishëm në performancën e pajisjes kur ato shfaqen në zonën aktive të pajisjes.
Defekte të tjera morfologjike sipërfaqësore
Grumbullimi hap pas hapi është një defekt sipërfaqësor i formuar gjatë procesit të rritjes epitaksiale të SiC, i cili prodhon trekëndësha të mpirë ose tipare trapezoidale në sipërfaqen e shtresës së sipërme SiC. Ka shumë defekte të tjera sipërfaqësore, të tilla si gropëza sipërfaqësore, gunga dhe njolla. Këto defekte zakonisht shkaktohen nga procese të paoptimizuara të rritjes dhe heqje jo e plotë e dëmtimit nga lustrimi, gjë që ndikon negativisht në performancën e pajisjes.
Koha e postimit: 05 qershor 2024