Die kerntegnologie vir die groei vanSiC epitaksiaalmateriaal is eerstens defekbeheertegnologie, veral vir defekbeheertegnologie wat geneig is tot toestelfout of betroubaarheidsdegradasie. Die studie van die meganisme van substraatdefekte wat in die epitaksiale laag strek tydens die epitaksiale groeiproses, die oordrag- en transformasiewette van defekte by die raakvlak tussen die substraat en epitaksiale laag, en die kernvormingsmeganisme van defekte is die basis om die korrelasie tussen substraatdefekte en epitaksiale strukturele defekte, wat substraatsifting en epitaksiale proses effektief kan lei optimalisering.
Die gebreke vansilikonkarbied epitaksiale laeword hoofsaaklik in twee kategorieë verdeel: kristaldefekte en oppervlakmorfologiedefekte. Kristaldefekte, insluitend puntdefekte, skroefontwrigtings, mikrotubuli-defekte, randontwrigtings, ens., spruit meestal uit defekte op SiC-substrate en diffundeer in die epitaksiale laag in. Oppervlak morfologie defekte kan direk met die blote oog waargeneem word deur 'n mikroskoop en het tipiese morfologiese eienskappe. Oppervlakmorfologie-defekte sluit hoofsaaklik in: Kras, Driehoekige defek, Worteldefek, Ondergang en Deeltjie, soos getoon in Figuur 4. Tydens die epitaksiale proses kan vreemde deeltjies, substraatdefekte, oppervlakskade en epitaksiale prosesafwykings almal die plaaslike stapvloei beïnvloed groeimodus, wat lei tot oppervlakmorfologiedefekte.
Tabel 1. Oorsake vir die vorming van algemene matriksdefekte en oppervlakmorfologiedefekte in SiC epitaksiale lae
Punt defekte
Puntdefekte word gevorm deur leemtes of gapings by 'n enkele traliepunt of verskeie traliepunte, en hulle het geen ruimtelike uitbreiding nie. Puntdefekte kan in elke produksieproses voorkom, veral by iooninplanting. Hulle is egter moeilik om op te spoor, en die verband tussen die transformasie van puntdefekte en ander defekte is ook redelik kompleks.
Mikropype (MP)
Mikropype is hol skroef ontwrigtings wat langs die groei-as voortplant, met 'n Burgers vektor <0001>. Die deursnee van mikrobuise wissel van 'n fraksie van 'n mikron tot tientalle mikrons. Mikrobuise toon groot putagtige oppervlakkenmerke op die oppervlak van SiC-wafers. Tipies is die digtheid van mikrobuise ongeveer 0,1 ~ 1 cm-2 en neem steeds af in kommersiële wafelproduksiekwaliteitmonitering.
Skroef ontwrigtings (TSD) en rand ontwrigtings (TED)
Ontwrigtings in SiC is die hoofbron van toesteldegradasie en mislukking. Beide skroefdislokasies (TSD) en randdislokasies (TED) loop langs die groei-as, met Burgers-vektore van <0001> en 1/3<11–20>, onderskeidelik.
Beide skroef ontwrigtings (TSD) en rand dislokasies (TED) kan strek vanaf die substraat na die wafel oppervlak en bring klein put-agtige oppervlak kenmerke (Figuur 4b). Tipies is die digtheid van randontwrigtings ongeveer 10 keer dié van skroefontwrigtings. Verlengde skroefontwrigtings, dit wil sê wat strek vanaf die substraat tot by die epilaag, kan ook in ander defekte verander en langs die groei-as voortplant. TydensSiC epitaksiaalgroei, word skroefontwrigtings omgeskakel in stapelfoute (SF) of worteldefekte, terwyl randontwrigtings in epilae getoon word omgeskakel te word van basale vlak ontwrigtings (BPD's) wat van die substraat geërf is tydens epitaksiale groei.
Basiese vliegtuig ontwrigting (BPD)
Geleë op die SiC basale vlak, met 'n Burgers vektor van 1/3 <11–20>. BPD's verskyn selde op die oppervlak van SiC-wafers. Hulle is gewoonlik gekonsentreer op die substraat met 'n digtheid van 1500 cm-2, terwyl hul digtheid in die epilaag slegs sowat 10 cm-2 is. Opsporing van BPD's met behulp van fotoluminessensie (PL) toon lineêre kenmerke, soos getoon in Figuur 4c. TydensSiC epitaksiaalgroei, kan verlengde BPD's omgeskakel word in stapelfoute (SF) of randverskuiwings (TED).
Stapelfoute (SF's)
Defekte in die stapelvolgorde van die SiC basale vlak. Stapelfoute kan in die epitaksiale laag voorkom deur SF's in die substraat te erf, of verband hou met die verlenging en transformasie van basale vlak ontwrigtings (BPD's) en skroefskroef ontwrigtings (TSD's). Oor die algemeen is die digtheid van SF's minder as 1 cm-2, en hulle vertoon 'n driehoekige kenmerk wanneer dit met PL opgespoor word, soos getoon in Figuur 4e. Verskeie tipes stapelfoute kan egter in SiC gevorm word, soos Shockley-tipe en Frank-tipe, omdat selfs 'n klein hoeveelheid stapelenergieversteuring tussen vlakke kan lei tot 'n aansienlike onreëlmatigheid in die stapelvolgorde.
Ondergang
Die valdefek kom hoofsaaklik van die deeltjieval op die boonste en sywande van die reaksiekamer tydens die groeiproses, wat geoptimaliseer kan word deur die periodieke instandhoudingsproses van die reaksiekamer grafiet verbruiksgoedere te optimaliseer.
Driehoekige defek
Dit is 'n 3C-SiC politipe insluiting wat strek tot by die oppervlak van die SiC epilaag langs die basale vlak rigting, soos getoon in Figuur 4g. Dit kan gegenereer word deur die vallende deeltjies op die oppervlak van die SiC epilaag tydens epitaksiale groei. Die deeltjies is ingebed in die epilaag en meng in met die groeiproses, wat lei tot 3C-SiC politipe insluitings, wat skerphoekige driehoekige oppervlakkenmerke toon met die deeltjies geleë by die hoekpunte van die driehoekige gebied. Baie studies het ook die oorsprong van politipe-insluitings toegeskryf aan oppervlakskrape, mikropype en onbehoorlike parameters van die groeiproses.
Wortel defek
'n Worteldefek is 'n stapelfoutkompleks met twee ente geleë op die TSD en SF basale kristalvlakke, beëindig deur 'n Frank-tipe ontwrigting, en die grootte van die worteldefek hou verband met die prismatiese stapelfout. Die kombinasie van hierdie kenmerke vorm die oppervlakmorfologie van die worteldefek, wat lyk soos 'n wortelvorm met 'n digtheid van minder as 1 cm-2, soos in Figuur 4f getoon. Worteldefekte word maklik gevorm by poleerskrape, TSD's of substraatdefekte.
Skrape
Krape is meganiese skade aan die oppervlak van SiC-wafers wat tydens die produksieproses gevorm word, soos in Figuur 4h getoon. Skrape op die SiC-substraat kan die groei van die epilaag inmeng, 'n ry hoëdigtheid-ontwrigtings binne die epilaag veroorsaak, of skrape kan die basis word vir die vorming van worteldefekte. Daarom is dit van kritieke belang om SiC-wafers behoorlik te poets, want hierdie skrape kan 'n beduidende impak op toestelprestasie hê wanneer dit in die aktiewe area van die toestel verskyn.
Ander oppervlak morfologie defekte
Stapbons is 'n oppervlakafwyking wat gevorm word tydens die SiC epitaksiale groeiproses, wat stompe driehoeke of trapesvormige kenmerke op die oppervlak van die SiC epilaag produseer. Daar is baie ander oppervlakdefekte, soos oppervlakputte, stampe en vlekke. Hierdie defekte word gewoonlik veroorsaak deur ongeoptimaliseerde groeiprosesse en onvolledige verwydering van poleerskade, wat toestel se werkverrigting nadelig beïnvloed.
Postyd: Jun-05-2024