Асноўная тэхналогія для ростуSiC эпітаксіяльныМатэрыялы - гэта ў першую чаргу тэхналогія кантролю дэфектаў, асабліва для тэхналогіі кантролю дэфектаў, якая можа прывесці да збою прылады або пагаршэння надзейнасці. Вывучэнне механізму распаўсюджвання дэфектаў падкладкі ў эпітаксіяльны пласт падчас працэсу эпітаксіяльнага росту, законаў пераносу і трансфармацыі дэфектаў на мяжы паміж падкладкай і эпітаксіяльным пластом і механізму зараджэння дэфектаў з'яўляюцца асновай для высвятлення карэляцыі паміж дэфекты падкладкі і эпітаксійныя структурныя дэфекты, якія могуць эфектыўна кіраваць скрынінгам падкладкі і аптымізацыяй працэсу эпітаксіі.
Дэфектыэпітаксіяльныя пласты карбіду крэмніюу асноўным дзеляцца на дзве катэгорыі: дэфекты крышталяў і дэфекты марфалогіі паверхні. Крышталічныя дэфекты, у тым ліку кропкавыя дэфекты, шрубавыя дыслакацыі, дэфекты мікратрубачак, краёвыя дыслакацыі і г.д., у асноўным адбываюцца з дэфектаў на падкладках SiC і дыфузіююць у эпітаксіяльны пласт. Марфалагічныя дэфекты паверхні можна непасрэдна назіраць няўзброеным вокам з дапамогай мікраскопа і маюць тыповыя марфалагічныя характарыстыкі. Да дэфектаў марфалогіі паверхні ў асноўным адносяцца: драпіна, трохкутны дэфект, дэфект морквы, падзенне і часціца, як паказана на малюнку 4. Падчас працэсу эпітаксіі староннія часціцы, дэфекты падкладкі, пашкоджанні паверхні і адхіленні працэсу эпітаксіі могуць уплываць на мясцовы крокавы паток рэжым росту, што прыводзіць да дэфектаў марфалогіі паверхні.
Табліца 1. Прычыны ўтварэння агульных дэфектаў матрыцы і дэфектаў марфалогіі паверхні ў эпітаксіяльных пластах SiC
Кропкавыя дэфекты
Кропкавыя дэфекты ўтвараюцца вакансіямі або прамежкамі ў адной або некалькіх кропках рашоткі і не маюць прасторавай працягласці. Кропкавыя дэфекты могуць узнікнуць у кожным вытворчым працэсе, асабліва пры іённай імплантацыі. Аднак іх цяжка выявіць, і ўзаемасувязь паміж трансфармацыяй кропкавых дэфектаў і іншымі дэфектамі таксама даволі складаная.
Мікратрубы (MP)
Мікратрубы - гэта полыя шрубавыя дыслакацыі, якія распаўсюджваюцца ўздоўж восі росту з вектарам Бюргерса <0001>. Дыяметр мікратрубак вагаецца ад доляй мікрона да дзесяткаў мікрон. Мікратрубкі дэманструюць вялікія ямінкі на паверхні пласцін SiC. Як правіла, шчыльнасць мікратрубак складае каля 0,1~1 см-2 і працягвае змяншацца пры маніторынгу якасці вытворчасці камерцыйных пласцін.
Шрубавыя вывіхі (TSD) і краявыя вывіхі (TED)
Дыслакацыі ў SiC з'яўляюцца асноўнай крыніцай дэградацыі і адмовы прылады. І шрубавыя дыслакацыі (TSD), і краёвыя дыслакацыі (TED) ідуць уздоўж восі росту з вектарамі Бюргерса <0001> і 1/3<11–20> адпаведна.
Як шрубавыя дыслакацыі (TSD), так і краёвыя дыслакацыі (TED) могуць распаўсюджвацца ад падкладкі да паверхні пласціны і ствараць дробныя ямкі, падобныя на паверхні (малюнак 4b). Як правіла, шчыльнасць краявых дыслакацый прыкладна ў 10 разоў перавышае шчыльнасць шрубавых. Працяглыя шрубавыя дыслакацыі, гэта значыць якія ідуць ад падкладкі да эпілягічнага пласта, таксама могуць трансфармавацца ў іншыя дэфекты і распаўсюджвацца ўздоўж восі росту. ПадчасSiC эпітаксіяльныросту, шрубавыя дыслакацыі ператвараюцца ў дэфекты кладкі (SF) або дэфекты морквы, у той час як краявыя дыслакацыі ў эпітаксійных слаях, як паказана, канвертуюцца з дыслакацый у базальнай плоскасці (BPD), атрыманых у спадчыну ад падкладкі падчас эпітаксіяльнага росту.
Асноўная плоскасць дыслакацыі (BPD)
Размешчаны на базальнай плоскасці SiC з вектарам Бюргерса 1/3 <11–20>. BPD рэдка з'яўляюцца на паверхні пласцін SiC. Звычайна яны канцэнтруюцца на падкладцы з шчыльнасцю 1500 см-2, у той час як іх шчыльнасць у эпілягічным слоі складае ўсяго каля 10 см-2. Выяўленне BPD з дапамогай фоталюмінесцэнцыі (PL) паказвае лінейныя характарыстыкі, як паказана на малюнку 4c. ПадчасSiC эпітаксіяльныросту, пашыраныя BPD могуць быць пераўтвораны ў памылкі кладкі (SF) або краявыя дыслакацыі (TED).
Памылкі кладкі (SF)
Дэфекты ў паслядоўнасці кладкі базальнай плоскасці SiC. Дэфекты кладкі могуць з'яўляцца ў эпітаксіяльным пласце з-за атрымання ў спадчыну SF у падкладцы або быць звязаныя з пашырэннем і трансфармацыяй дыслакацый у базальнай плоскасці (BPD) і дыслакацый з разьбовымі шрубамі (TSD). Як правіла, шчыльнасць SF складае менш за 1 см-2, і яны дэманструюць трохкутную форму пры выяўленні з дапамогай PL, як паказана на малюнку 4e. Аднак у SiC могуць утварацца розныя тыпы памылак стэкінгу, такія як тып Шоклі і тып Фрэнка, таму што нават невялікая колькасць энергетычнага беспарадку стэкінгу паміж плоскасцямі можа прывесці да значнай нерэгулярнасці ў паслядоўнасці стэкінгу.
Падзенне
Дэфект падзення ў асноўным узнікае з-за падзення часціц на верхнюю і бакавыя сценкі рэакцыйнай камеры падчас працэсу росту, які можна аптымізаваць шляхам аптымізацыі працэсу перыядычнага тэхнічнага абслугоўвання графітавых расходных матэрыялаў рэакцыйнай камеры.
Трохкутны дэфект
Гэта палітыпнае ўключэнне 3C-SiC, якое распаўсюджваецца на паверхню эпіляцыйнага пласта SiC уздоўж напрамку базальнай плоскасці, як паказана на малюнку 4g. Ён можа ўзнікаць у выніку падзення часціц на паверхню эпітаксіяльнага пласта SiC падчас эпітаксіяльнага росту. Часціцы ўкараняюцца ў эпілягічны пласт і перашкаджаюць працэсу росту, у выніку чаго з'яўляюцца палітыпныя ўключэнні 3C-SiC, якія дэманструюць трохкутныя асаблівасці паверхні з вострымі вугламі з часціцамі, размешчанымі ў вяршынях трохкутнай вобласці. Многія даследаванні таксама тлумачаць паходжанне палітыпных уключэнняў драпінамі на паверхні, мікратрубамі і няправільнымі параметрамі працэсу росту.
Дэфект морквы
Дэфект маркоўны - гэта комплекс дэфектаў стэкінгу з двума канцамі, размешчанымі ў базальных крышталічных плоскасцях TSD і SF, які завяршаецца дыслакацыяй тыпу Франка, і памер дэфекту маркоўны звязаны з прызматычным дэфектам стэкінгу. Камбінацыя гэтых прыкмет утварае марфалогію паверхні дэфекту морквы, якая выглядае як морква з шчыльнасцю менш за 1 см-2, як паказана на малюнку 4f. Дэфекты морквы лёгка ўтвараюцца пры паліровачных драпінах, ТСД або дэфектах падкладкі.
Драпіны
Драпіны - гэта механічныя пашкоджанні на паверхні пласцін SiC, якія ўтвараюцца ў працэсе вытворчасці, як паказана на малюнку 4h. Драпіны на падкладцы SiC могуць перашкаджаць росту эпілягічнага пласта, ствараць шэраг дыслакацый высокай шчыльнасці ўнутры эпілягічнага пласта, або драпіны могуць стаць асновай для ўтварэння дэфектаў у выглядзе морквы. Такім чынам, вельмі важна правільна папаліраваць пласціны SiC, таму што гэтыя драпіны могуць значна паўплываць на прадукцыйнасць прылады, калі яны з'яўляюцца ў актыўнай вобласці прылады.
Іншыя дэфекты марфалогіі паверхні
Ступенчатая групоўка - гэта павярхоўны дэфект, які ўтвараецца ў працэсе эпітаксіяльнага росту SiC, які стварае тупыя трохвугольнікі або трапецападобныя элементы на паверхні эпіпласта SiC. Ёсць шмат іншых дэфектаў паверхні, такіх як ямкі, няроўнасці і плямы. Гэтыя дэфекты звычайна ўзнікаюць з-за неаптымізаваных працэсаў росту і няпоўнага выдалення пашкоджанняў паліроўкі, што негатыўна ўплывае на працу прылады.
Час публікацыі: 05 чэрвеня 2024 г