Основна технологија за растSiC епитаксијалниМатеријали су пре свега технологија контроле дефеката, посебно за технологију контроле дефеката која је склона квару уређаја или смањењу поузданости. Проучавање механизма проширења дефеката подлоге у епитаксијални слој током процеса епитаксијалног раста, закона преноса и трансформације дефеката на граници између подлоге и епитаксијалног слоја и механизма нуклеације дефеката су основа за разјашњавање корелације између дефеката подлоге и епитаксијалних структурних дефеката, што може ефикасно водити скрининг подлоге и оптимизацију епитаксијалног процеса.
МанеЕпитаксијални слојеви силицијум карбидасе углавном деле у две категорије: кристални дефекти и дефекти површинске морфологије. Кристални дефекти, укључујући тачкасте дефекте, дислокације завртња, дефекте микротубула, дислокације ивица итд., углавном потичу од дефеката на SiC подлогама и дифундују у епитаксијални слој. Дефекти површинске морфологије могу се директно посматрати голим оком помоћу микроскопа и имају типичне морфолошке карактеристике. Дефекти површинске морфологије углавном укључују: огреботине, троугласте дефекте, дефекте шаргарепе, падове и честице, као што је приказано на слици 4. Током епитаксијалног процеса, стране честице, дефекти подлоге, оштећења површине и одступања епитаксијалног процеса могу утицати на локални режим раста степенастог тока, што резултира дефектима површинске морфологије.
Табела 1. Узроци формирања уобичајених матричних дефеката и дефеката површинске морфологије у SiC епитаксијалним слојевима
Тачкасти дефекти
Тачкасти дефекти настају услед празнина или празнина у једној или више тачака решетке и немају просторно проширење. Тачкасти дефекти се могу јавити у сваком производном процесу, посебно код јонске имплантације. Међутим, тешко их је открити, а однос између трансформације тачкастих дефеката и других дефеката је такође прилично сложен.
Микроцеви (МП)
Микроцеви су шупље дислокације завртња које се шире дуж осе раста, са Бургерсовим вектором <0001>. Пречник микроцеви се креће од дела микрона до десетина микрона. Микроцеви показују велике површинске карактеристике сличне јамама на површини SiC плочица. Типично, густина микроцеви је око 0,1~1 цм-2 и наставља да се смањује током праћења квалитета производње комерцијалних плочица.
Дислокације вијка (TSD) и дислокације ивица (TED)
Дислокације у SiC су главни извор деградације и квара уређаја. И дислокације завртња (TSD) и дислокације ивице (TED) се протежу дуж осе раста, са Бургерсовим векторима <0001> и 1/3<11–20>, респективно.
И дислокације завртња (TSD) и ивчне дислокације (TED) могу се протезати од подлоге до површине плочице и стварати мале површинске карактеристике сличне јамицама (слика 4б). Типично, густина ивичних дислокација је око 10 пута већа од густине завртњастих дислокација. Продужене завртњасте дислокације, односно оне које се протежу од подлоге до епислоја, такође се могу трансформисати у друге дефекте и ширити дуж осе раста. ТокомSiC епитаксијалнираст, дислокације завртња се претварају у грешке слагања (SF) или дефекте шаргарепе, док се показује да се дислокације ивица у епислојевима претварају из дислокација базалних равни (BPD) наслеђених од подлоге током епитаксијалног раста.
Дислокација основне равни (БПД)
Налази се на базалној равни SiC, са Бургерсовим вектором од 1/3 <11–20>. БПД-ови се ретко појављују на површини SiC плочица. Обично су концентрисани на подлози са густином од 1500 цм⁻², док је њихова густина у епислоју само око 10 цм⁻². Детекција БПД-ова помоћу фотолуминисценције (PL) показује линеарне карактеристике, као што је приказано на слици 4ц. ТокомSiC епитаксијалнираст, продужени BPD-ови могу се претворити у грешке слагања (SF) или дислокације ивица (TED).
Грешке слагања (SF)
Дефекти у редоследу слагања базалне равни SiC. Грешке слагања могу се појавити у епитаксијалном слоју наслеђивањем SF-ова у подлози или бити повезане са проширењем и трансформацијом дислокација базалних равни (BPD) и дислокација навојних завртњева (TSD). Генерално, густина SF-ова је мања од 1 cm-2, и показују троугласту карактеристику када се детектују помоћу PL, као што је приказано на слици 4e. Међутим, у SiC-у се могу формирати различите врсте грешака слагања, као што су Шоклијев тип и Франков тип, јер чак и мала количина поремећаја енергије слагања између равни може довести до значајне неправилности у редоследу слагања.
Пад
Дефект пада углавном настаје од пада честица на горњим и бочним зидовима реакционе коморе током процеса раста, што се може оптимизовати оптимизацијом процеса периодичног одржавања потрошног материјала од графита реакционе коморе.
Троугласти дефект
То је 3C-SiC политипска инклузија која се протеже до површине SiC епислоја дуж правца базалне равни, као што је приказано на слици 4г. Може бити генерисана честицама које падају на површину SiC епислоја током епитаксијалног раста. Честице су уграђене у епислој и ометају процес раста, што резултира 3C-SiC политипским инклузијама, које показују површинске карактеристике троугластог облика са честицама које се налазе на врховима троугластог региона. Многе студије су такође приписале порекло политипских инклузија површинским огреботинама, микроцевима и неправилним параметрима процеса раста.
Дефект шаргарепе
Дефект шаргарепе је комплекс грешака слагања са два краја која се налазе на базалним кристалним равнима TSD и SF, завршен дислокацијом Франковог типа, а величина дефекта шаргарепе је повезана са призматичним грешком слагања. Комбинација ових карактеристика формира површинску морфологију дефекта шаргарепе, који изгледа као шаргарепа са густином мањом од 1 цм-2, као што је приказано на слици 4ф. Дефекти шаргарепе се лако формирају при огреботинама од полирања, TSD-овима или дефектима подлоге.
Огреботине
Огреботине су механичка оштећења на површини SiC плочица настала током производног процеса, као што је приказано на слици 4h. Огреботине на SiC подлози могу ометати раст епислоја, произвести низ дислокација високе густине унутар епислоја или огреботине могу постати основа за формирање дефеката типа „шаргарепа“. Стога је кључно правилно полирати SiC плочице јер ове огреботине могу имати значајан утицај на перформансе уређаја када се појаве у активном подручју уређаја.
Остали дефекти површинске морфологије
Степенасто груписање је површински дефект који се формира током процеса епитаксијалног раста SiC-а, који производи тупе троуглове или трапезоидне карактеристике на површини SiC епислоја. Постоје многи други површински дефекти, као што су површинске јаме, избочине и мрље. Ови дефекти су обично узроковани неоптимизованим процесима раста и непотпуним уклањањем оштећења од полирања, што негативно утиче на перформансе уређаја.
Време објаве: 05. јун 2024.