וואָס זענען די חסרונות פון סיליקאָן קאַרבייד עפּיטאַקסיאַל שיכט

די קערן טעכנאָלאָגיע פֿאַר דעם וווּקס פוןSiC עפּיטאַקסיאַלמאַטעריאַלן איז ערשטנס דעפעקט קאָנטראָל טעכנאָלאָגיע, ספּעציעל פֿאַר דעפעקט קאָנטראָל טעכנאָלאָגיע וואָס איז פּראָנע צו מיטל דורכפאַל אָדער רילייאַבילאַטי דעגראַדאַציע. די שטודיע פון ​​​​די מעקאַניזאַם פון סאַבסטראַט דעפעקטן יקסטענדינג אין די עפּיטאַקסיאַל שיכטע בעשאַס די עפּיטאַקסיאַל וווּקס פּראָצעס, די אַריבערפירן און טראַנספאָרמאַציע געזעצן פון דעפעקטן אין די צובינד צווישן די סאַבסטראַט און עפּיטאַקסיאַל שיכטע, און די נוקלעאַטיאָן מעקאַניזאַם פון דעפעקטן זענען די באַזע פֿאַר קלעראַפייינג די קאָראַליישאַן צווישן סאַבסטראַט דעפעקטן און עפּיטאַקסיאַל סטראַקטשעראַל דעפעקטן, וואָס קענען יפעקטיוולי פירן סאַבסטראַט סקרינינג און עפּיטאַקסיאַל פּראָצעס אָפּטימיזאַציע.

די חסרונות פוןסיליקאָן קאַרבייד עפּיטאַקסיאַל לייַערסווערן הויפּטזעכליך צעטיילט אין צוויי קאַטעגאָריעס: קריסטאַל חסרונות און ייבערפלאַך מאָרפאָלאָגיע חסרונות. קריסטאַל חסרונות, אַרייַנגערעכנט פּונקט חסרונות, שרויף דיסלאָוקיישאַנז, מיקראָטובולע ​​חסרונות, ברעג דיסלאָוקיישאַנז, אאז"ו ו, שטאַמען מערסטנס פון חסרונות אויף SiC סאַבסטראַטן און דיפיוז אין די עפּיטאַקסיאַל שיכט. ייבערפלאַך מאָרפאָלאָגיע חסרונות קענען גלייך באמערקט ווערן מיטן נאַקעטן אויג מיט אַ מיקראָסקאָפּ און האָבן טיפּישע מאָרפאָלאָגישע קעראַקטעריסטיקס. ייבערפלאַך מאָרפאָלאָגיע חסרונות אַרייַננעמען הויפּטזעכליך: קראַצן, טרייאַנגולאַרע חסרונות, קאַראָט חסרונות, אַראָפּפאַלן, און פּאַרטיקל, ווי געוויזן אין פיגור 4. בעת דעם עפּיטאַקסיאַל פּראָצעס, פרעמדע פּאַרטיקלעך, סאַבסטראַט חסרונות, ייבערפלאַך שעדיקן, און עפּיטאַקסיאַל פּראָצעס דיווייישאַנז קענען אַלע ווירקן די היגע שריט לויפן וווּקס מאָדע, ריזאַלטינג אין ייבערפלאַך מאָרפאָלאָגיע חסרונות.

טאַבעלע 1. סיבות פֿאַר דער פאָרמירונג פון געוויינטלעכע מאַטריץ חסרונות און ייבערפלאַך מאָרפאָלאָגיע חסרונות אין SiC עפּיטאַקסיאַל לייַערס

 

פונקט חסרונות

פונקט דעפעקטן ווערן געשאפן דורך ליידיגע פלעצער אדער לעכער ביי איין גיטער פונקט אדער עטלעכע גיטער פונקטן, און זיי האבן נישט קיין ראיאלישע אויסברייטונג. פונקט דעפעקטן קענען פאסירן אין יעדן פראדוקציע פראצעס, ספעציעל ביי יאן אימפלאנטאציע. אבער, זיי זענען שווער צו דעטעקטירן, און די באציאונג צווישן דער טראנספארמאציע פון ​​פונקט דעפעקטן און אנדערע דעפעקטן איז אויך גאנץ קאמפליצירט.

 

מיקראָפּייפּס (MP)

מיקראָרערן זענען ליידיגע שרויף דיסלאָקאַציעס וואָס פאַרשפּרייטן זיך צוזאמען דעם וואוקס אַקס, מיט אַ בורגערס וועקטאָר <0001>. דער דיאַמעטער פון מיקראָרערן ריינדזשד פון אַ בראָכצאָל פון אַ מיקראָן ביז צענדליקער מיקראָנען. מיקראָרערן ווייַזן גרויסע גרוב-ווי ייבערפלאַך פֿעיִקייטן אויף דער ייבערפלאַך פון SiC וועיפערס. טיפּישערווייַז, די געדיכטקייט פון מיקראָרערן איז וועגן 0.1~1 סענטימעטער-2 און פאָרזעצט צו פאַרקלענערן אין קאמערציעלע וועיפער פּראָדוקציע קוואַליטעט מאָניטאָרינג.

 

שרויף דיסלאָקאַציעס (TSD) און ברעג דיסלאָקאַציעס (TED)

דיסלאָקאַציעס אין SiC זענען די הויפּט מקור פון דעגראַדאַציע און דורכפאַל פון דעוויסעס. ביידע שרויף דיסלאָקאַציעס (TSD) און עדזש דיסלאָקאַציעס (TED) לויפן צוזאמען די וווּקס אַקס, מיט בורגערס וועקטאָרן פון <0001> און 1/3<11–20>, ריספּעקטיוולי.

ביידע שרויף דיסלאקאציעס (TSD) און עדזש דיסלאקאציעס (TED) קענען זיך אויסשטרעקן פון דעם סאַבסטראַט צו דער וועיפער ייבערפלאַך און ברענגען קליינע גרוב-ווי ייבערפלאַך פֿעיִקייטן (פיגור 4ב). טיפּישערווייַז, די געדיכטקייט פון עדזש דיסלאקאציעס איז וועגן 10 מאָל די פון שרויף דיסלאקאציעס. פארלענגערטע שרויף דיסלאקאציעס, דאָס הייסט, אויסשטרעקן פון דעם סאַבסטראַט צו דער עפּילייער, קענען אויך טראַנספאָרמירן אין אנדערע דעפעקטן און פאַרשפּרייטן צוזאמען די וווּקס אַקס. בעשאַסSiC עפּיטאַקסיאַלוואוקס, שרויף דיסלאקאציעס ווערן פארוואנדלט אין סטאַקינג חסרונות (SF) אדער קעראַט חסרונות, בשעת ברעג דיסלאקאציעס אין עפּילייערס ווערן געוויזן צו זיין פארוואנדלט פון באַזאַל פלאַך דיסלאקאציעס (BPDs) וואָס זענען געירשנט פון דעם סאַבסטראַט בעת עפּיטאַקסיאַל וואוקס.

 

באַזישע פלאַך דיסלאָקאַציע (BPD)

געפינען זיך אויף דער SiC באַזאַלע פלאַך, מיט אַ בורגערס וועקטאָר פון 1/3 <11–20>. BPDs דערשייַנען זעלטן אויף דער ייבערפלאַך פון SiC וועיפערס. זיי זענען געוויינטלעך קאָנצענטרירט אויף דעם סאַבסטראַט מיט אַ געדיכטקייט פון 1500 cm-2, בשעת זייער געדיכטקייט אין דער עפּילייער איז בלויז וועגן 10 cm-2. דעטעקציע פון ​​BPDs ניצן פאָטאָלומינאַסענס (PL) ווייזט לינעאַר פֿעיִקייטן, ווי געוויזן אין פיגור 4c. בעתSiC עפּיטאַקסיאַלוואוקס, קענען פארלענגערטע BPDs ווערן פארוואנדלט אין סטאַקינג חסרונות (SF) אדער עדזש דיסלאָוקיישאַנז (TED).

 

סטאַקינג חסרונות (SFs)

חסרונות אין דער סטאַקינג סיקוואַנס פון דער SiC באַזאַלע פלאַך. סטאַקינג חסרונות קענען דערשייַנען אין דער עפּיטאַקסיאַל שיכט דורך ירשענען SFs אין דעם סאַבסטראַט, אָדער זיין פֿאַרבונדן מיט דער פאַרלענגערונג און טראַנספאָרמאַציע פון ​​באַזאַלע פלאַך דיסלאָוקיישאַנז (BPDs) און טרעדינג שרויף דיסלאָוקיישאַנז (TSDs). בכלל, די געדיכטקייט פון SFs איז ווייניקער ווי 1 cm-2, און זיי ווייַזן אַ טרייאַנגגיאַלער שטריך ווען דיטעקטעד ניצן PL, ווי געוויזן אין פיגור 4e. אָבער, פֿאַרשידענע טייפּס פון סטאַקינג חסרונות קענען זיין געשאפן אין SiC, אַזאַ ווי שאָקלי טיפּ און פראַנק טיפּ, ווייַל אפילו אַ קליין סומע פון ​​סטאַקינג ענערגיע דיסאָרדער צווישן פלאַך קען פירן צו אַ באַטייטיק ירעגיאַלעראַטי אין דער סטאַקינג סיקוואַנס.

 

אונטערגאַנג

דער אונטערגאַנג דעפעקט שטאַמט דער הויפּט פֿון דעם פּאַרטיקל טראָפּן אויף די אויבערשטע און זייט ווענט פֿון דער רעאַקציע קאַמער בעת דעם וואוקס פּראָצעס, וואָס קען ווערן אָפּטימיזירט דורך אָפּטימיזירן דעם פּעריִאָדישן וישאַלט פּראָצעס פֿון די רעאַקציע קאַמער גראַפֿיט קאָנסומאַבלעס.

 

טריאַנגולאַר דעפעקט

דאָס איז אַ 3C-SiC פּאָליטיפּ אינקלוזיע וואָס ציט זיך ביז דער ייבערפלאַך פון דער SiC עפּילייער צוזאמען דער באַזאַלער פלאַך ריכטונג, ווי געוויזן אין פיגור 4g. עס קען זיין דזשענערייטאַד דורך די פאַלנדיקע פּאַרטיקאַלז אויף דער ייבערפלאַך פון דער SiC עפּילייער בעת עפּיטאַקסיאַל וווּקס. די פּאַרטיקאַלז זענען עמבעדיד אין דער עפּילייער און ינטערפירירן דעם וווּקס פּראָצעס, ריזאַלטינג אין 3C-SiC פּאָליטיפּ אינקלוזשאַנז, וואָס ווייַזן שאַרף-ווינקלדיק טרייענגלעך ייבערפלאַך פֿעיִקייטן מיט די פּאַרטיקאַלז ליגן אין די שפּיץ פון דער טרייענגלעך געגנט. פילע שטודיעס האָבן אויך צוגעשריבן דעם אָנהייב פון פּאָליטיפּ אינקלוזשאַנז צו ייבערפלאַך קראַצן, מיקראָפּייפּס, און פאַלש פּאַראַמעטערס פון דעם וווּקס פּראָצעס.

 

קאַראָט חסרון

א מערן דעפעקט איז א סטעקינג פאול קאמפלעקס מיט צוויי ענדס פלאצירט ביי די TSD און SF באזאל קריסטאל פלענער, געענדיגט דורך א פרענק-טיפ דיסלאקאציע, און די גרייס פון די מערן דעפעקט איז פארבונדן מיט די פריזמאטישע סטעקינג פאול. די קאמבינאציע פון ​​די שטריכן פארמירט די אייבערפלאך מארפאלאגיע פון ​​די מערן דעפעקט, וואס קוקט אויס ווי א מערן פארעם מיט א געדיכטקייט פון ווייניגער ווי 1 cm-2, ווי געוויזן אין פיגור 4f. מערן דעפעקטן ווערן לייכט געשאפן ביי פאליר קראצן, TSDs, אדער סובסטראט דעפעקטן.

 

קראַצן

קראַצן זענען מעכאַנישע שאָדנס אויף דער ייבערפלאַך פון SiC וועיפערס וואָס ווערן געשאַפן בעת ​​דעם פּראָדוקציע פּראָצעס, ווי געוויזן אין פיגור 4h. קראַצן אויף דעם SiC סאַבסטראַט קענען שטערן דעם וואוקס פון דער עפּילייער, פּראָדוצירן אַ ריי פון הויך-דענסיטי דיסלאָוקיישאַנז אין דער עפּילייער, אָדער קראַצן קענען ווערן די באַזע פֿאַר דער פאָרמירונג פון קאַראָט חסרונות. דעריבער, איז עס קריטיש צו ריכטיק פּאָלירן SiC וועיפערס ווייַל די קראַצן קענען האָבן אַ באַטייטיק פּראַל אויף די אַפּאַראַט פאָרשטעלונג ווען זיי דערשייַנען אין דער אַקטיווער געגנט פון דער אַפּאַראַט.

 

אַנדערע ייבערפלאַך מאָרפאָלאָגיע חסרונות

שטאַפּל-באַנטשינג איז אַ ייבערפלאַך-דעפעקט וואָס ווערט געשאַפֿן בעת ​​דעם SiC עפּיטאַקסיאַלן וואוקס פּראָצעס, וואָס פּראָדוצירט אומקלאָרע טרייענגלעך אָדער טראַפּעזאָידאַלע פֿעיִטשערז אויף דער ייבערפלאַך פֿון דער SiC עפּילייער. עס זענען דאָ פֿיל אַנדערע ייבערפלאַך-דעפעקטן, ווי למשל ייבערפלאַך-גרובן, בומפּס און פֿלעקן. די דעפעקטן ווערן געוויינטלעך געפֿירט דורך נישט-אָפּטימיזירטע וואוקס פּראָצעסן און אומפֿולשטענדיקע באַזייַטיקונג פֿון פּאָלירינג-שאָדן, וואָס נעגאַטיוו אַפֿעקטירט די פאָרשטעלונג פֿון די אַפּאַראַטן.