Téhnologi inti pikeun kamekaranSiC epitaksialBahan-bahan ieu mimitina téknologi kontrol cacad, khususna pikeun téknologi kontrol cacad anu rentan ka kagagalan alat atanapi degradasi reliabilitas. Ulikan ngeunaan mékanisme cacad substrat anu manjang kana lapisan epitaksial salami prosés pertumbuhan epitaksial, hukum transfer sareng transformasi cacad dina antarmuka antara substrat sareng lapisan epitaksial, sareng mékanisme nukleasi cacad mangrupikeun dasar pikeun ngajelaskeun korélasi antara cacad substrat sareng cacad struktural epitaksial, anu sacara efektif tiasa nungtun panyaringan substrat sareng optimasi prosés epitaksial.
Kakurangan tinalapisan epitaksial silikon karbidaCacad kristal utamana dibagi kana dua kategori: cacad kristal sareng cacad morfologi permukaan. Cacad kristal, kalebet cacad titik, dislokasi sekrup, cacad mikrotubulus, dislokasi ujung, jsb., biasana asalna tina cacad dina substrat SiC sareng nyebar kana lapisan epitaksial. Cacad morfologi permukaan tiasa langsung dititénan ku panon taranjang nganggo mikroskop sareng gaduh ciri morfologis anu khas. Cacad morfologi permukaan utamina kalebet: Goresan, Cacad Segitiga, Cacad Wortel, Turun, sareng Partikel, sapertos anu dipidangkeun dina Gambar 4. Salila prosés epitaksial, partikel asing, cacad substrat, karusakan permukaan, sareng panyimpangan prosés epitaksial sadayana tiasa mangaruhan modeu kamekaran aliran léngkah lokal, anu ngahasilkeun cacad morfologi permukaan.
Tabel 1. Sabab-sabab kabentukna cacad matriks umum sareng cacad morfologi permukaan dina lapisan epitaksial SiC
Cacat titik
Cacad titik kabentuk ku ayana lolongkrang atawa celah dina hiji titik kisi atawa sababaraha titik kisi, sarta teu boga perluasan spasial. Cacad titik bisa kajadian dina unggal prosés produksi, utamana dina implantasi ion. Sanajan kitu, éta cacad hésé dideteksi, sarta hubungan antara transformasi cacad titik jeung cacad séjénna ogé cukup rumit.
Mikropipa (MP)
Mikropipa nyaéta dislokasi sekrup kosong anu nyebar sapanjang sumbu kamekaran, kalayan véktor Burgers <0001>. Diaméter mikrotube mimitian ti fraksi mikron dugi ka puluhan mikron. Mikrotube nunjukkeun fitur permukaan sapertos liang ageung dina permukaan wafer SiC. Biasana, kapadetan mikrotube sakitar 0,1 ~ 1cm-2 sareng terus turun dina pemantauan kualitas produksi wafer komérsial.
Dislokasi sekrup (TSD) sareng dislokasi ujung (TED)
Dislokasi dina SiC mangrupikeun sumber utama degradasi sareng kagagalan alat. Duanana dislokasi sekrup (TSD) sareng dislokasi ujung (TED) dijalankeun sapanjang sumbu pertumbuhan, kalayan vektor Burgers masing-masing <0001> sareng 1/3<11–20>.
Dislokasi sekrup (TSD) sareng dislokasi ujung (TED) tiasa manjang ti substrat ka permukaan wafer sareng mawa fitur permukaan sapertos liang alit (Gambar 4b). Biasana, kapadetan dislokasi ujung sakitar 10 kali lipat tina dislokasi sekrup. Dislokasi sekrup anu manjang, nyaéta, manjang ti substrat ka lapisan epilayer, ogé tiasa robih janten cacad sanés sareng nyebar sapanjang sumbu pertumbuhan. SalilaSiC epitaksialDina kamekaran, dislokasi sekrup dirobah jadi sesar susun (SF) atanapi cacad wortel, sedengkeun dislokasi ujung dina lapisan epi dipidangkeun dirobih tina dislokasi bidang basal (BPD) anu diwariskeun tina substrat salami kamekaran epitaksial.
Dislokasi bidang dasar (BPD)
Perenahna dina bidang basal SiC, kalayan véktor Burgers 1/3 <11–20>. BPD jarang muncul dina permukaan wafer SiC. Biasana aranjeunna dikonsentrasikeun dina substrat kalayan kapadetan 1500 cm-2, sedengkeun kapadetanna dina lapisan epilayer ngan sakitar 10 cm-2. Deteksi BPD nganggo photoluminescence (PL) nunjukkeun fitur linier, sapertos anu dipidangkeun dina Gambar 4c. SalilaSiC epitaksialpertumbuhan, BPD anu dipanjangkeun tiasa dirobih janten sesar susun (SF) atanapi dislokasi ujung (TED).
Kasalahan susun (SF)
Cacad dina runtuyan susun tina bidang basal SiC. Kasalahan susun tiasa muncul dina lapisan epitaksial ku cara ngawaris SF dina substrat, atanapi aya hubunganana sareng penyuluhan sareng transformasi dislokasi bidang basal (BPD) sareng dislokasi sekrup ulir (TSD). Sacara umum, kapadetan SF kirang ti 1 cm-2, sareng aranjeunna nunjukkeun fitur segitiga nalika dideteksi nganggo PL, sapertos anu dipidangkeun dina Gambar 4e. Nanging, rupa-rupa jinis kasalahan susun tiasa kabentuk dina SiC, sapertos tipe Shockley sareng tipe Frank, sabab sanajan saeutik gangguan énergi susun antara bidang tiasa nyababkeun teu teratur anu lumayan dina runtuyan susun.
Karuntuhan
Cacad turunna utamana asalna tina partikel anu murag dina témbok luhur sareng sisi ruang réaksi salami prosés tumuwuh, anu tiasa dioptimalkeun ku cara ngaoptimalkeun prosés pangropéa périodik tina bahan habis pakai grafit ruang réaksi.
Cacad segitiga
Éta mangrupikeun inklusi politipe 3C-SiC anu manjang ka permukaan lapisan epilayer SiC sapanjang arah bidang basal, sapertos anu dipidangkeun dina Gambar 4g. Éta tiasa dihasilkeun ku partikel anu murag dina permukaan lapisan epilayer SiC salami kamekaran epitaksial. Partikel-partikel éta nempel dina lapisan epilayer sareng ngaganggu prosés kamekaran, ngahasilkeun inklusi politipe 3C-SiC, anu nunjukkeun fitur permukaan segitiga anu seukeut kalayan partikel anu aya di simpul daérah segitiga. Seueur panilitian ogé parantos ngaitkeun asal-usul inklusi politipe kana goresan permukaan, mikropipa, sareng parameter anu teu leres tina prosés kamekaran.
Cacad wortel
Cacad wortel nyaéta kompleks sesar susun kalayan dua tungtung anu aya dina bidang kristal basal TSD sareng SF, ditungtungan ku dislokasi tipe Frank, sareng ukuran cacad wortel aya hubunganana sareng sesar susun prismatik. Kombinasi fitur-fitur ieu ngabentuk morfologi permukaan cacad wortel, anu katingalina sapertos bentuk wortel kalayan kapadetan kirang ti 1 cm-2, sapertos anu dipidangkeun dina Gambar 4f. Cacad wortel gampang kabentuk dina goresan poles, TSD, atanapi cacad substrat.
Goresan
Goresan nyaéta karusakan mékanis dina permukaan wafer SiC anu kabentuk nalika prosés produksi, sapertos anu dipidangkeun dina Gambar 4h. Goresan dina substrat SiC tiasa ngaganggu kamekaran lapisan epilayer, ngahasilkeun sajajar dislokasi kapadetan luhur dina lapisan epilayer, atanapi goresan tiasa janten dasar pikeun formasi cacad wortel. Ku alatan éta, penting pisan pikeun ngagosok wafer SiC kalayan leres sabab goresan ieu tiasa gaduh dampak anu signifikan kana kinerja alat nalika muncul di daérah aktif alat.
Cacad morfologi permukaan séjénna
Step bunching nyaéta cacad permukaan anu kabentuk nalika prosés pertumbuhan epitaksial SiC, anu ngahasilkeun segitiga tumpul atanapi fitur trapesium dina permukaan epilayer SiC. Aya seueur cacad permukaan anu sanés, sapertos liang permukaan, gundukan sareng noda. Cacat ieu biasana disababkeun ku prosés pertumbuhan anu teu dioptimalkeun sareng panyabutan karusakan polesan anu teu lengkep, anu mangaruhan négatif kana kinerja alat.
Waktos posting: 05-Jun-2024