Osnovna tehnologija za rastSiC epitaksijalniMaterijali su prvo tehnologija kontrole kvarova, posebno za tehnologiju kontrole kvarova koja je sklona kvaru uređaja ili degradaciji pouzdanosti. Proučavanje mehanizma defekta supstrata koji se proteže u epitaksijalni sloj tokom procesa epitaksijalnog rasta, zakona prijenosa i transformacije defekata na granici između supstrata i epitaksijalnog sloja, te mehanizma nukleacije defekata osnova su za pojašnjavanje korelacije između supstrata i epitaksijalnog sloja. defekti podloge i epitaksijalni strukturni defekti, koji mogu efikasno voditi skrining supstrata i optimizaciju epitaksijalnog procesa.
Defektiepitaksijalni slojevi silicijum karbidase uglavnom dijele u dvije kategorije: defekti kristala i defekti površinske morfologije. Defekti kristala, uključujući točkaste defekte, dislokacije vijaka, defekte mikrotubula, ivične dislokacije, itd., uglavnom potiču od defekata na SiC supstratima i difundiraju u epitaksijalni sloj. Morfološki defekti površine mogu se direktno posmatrati golim okom uz pomoć mikroskopa i imaju tipične morfološke karakteristike. Defekti morfologije površine uglavnom uključuju: ogrebotinu, trokutasti defekt, defekt šargarepe, pad i česticu, kao što je prikazano na slici 4. Tokom epitaksijalnog procesa, strane čestice, defekti supstrata, oštećenja površine i odstupanja epitaksijalnog procesa mogu uticati na lokalni stepen strujanja način rasta, što rezultira defektima površinske morfologije.
Tabela 1. Uzroci nastanka uobičajenih defekata matrice i defekta morfologije površine u epitaksijalnim slojevima SiC
Tačkasti defekti
Tačkasti defekti su formirani prazninama ili prazninama u jednoj tački rešetke ili nekoliko točaka rešetke i nemaju prostorno proširenje. Tačkasti defekti mogu se pojaviti u svakom proizvodnom procesu, posebno u ionskoj implantaciji. Međutim, teško ih je otkriti, a odnos između transformacije točkastih defekata i drugih defekata je također prilično složen.
mikropipe (MP)
Mikropipe su šuplje vijčane dislokacije koje se šire duž ose rasta, sa Burgersovim vektorom <0001>. Prečnik mikroepruveta se kreće od djelića mikrona do desetina mikrona. Mikroepruvete pokazuju velike površine u obliku jamica na površini SiC pločica. Tipično, gustina mikroepruveta je oko 0,1~1cm-2 i nastavlja da opada u komercijalnom praćenju kvaliteta proizvodnje vafla.
Vijčane dislokacije (TSD) i ivične dislokacije (TED)
Dislokacije u SiC-u su glavni izvor degradacije i kvara uređaja. I vijčane dislokacije (TSD) i ivične dislokacije (TED) idu duž ose rasta, sa Burgersovim vektorima od <0001> i 1/3<11–20>, respektivno.
I vijčane dislokacije (TSD) i ivične dislokacije (TED) mogu se protezati od podloge do površine pločice i donijeti male površinske karakteristike nalik na jamu (slika 4b). Tipično, gustina rubnih dislokacija je oko 10 puta veća od vijčanih dislokacija. Proširene vijčane dislokacije, odnosno koje se protežu od podloge do episloja, mogu se također transformirati u druge defekte i širiti se duž ose rasta. TokomSiC epitaksijalnirasta, vijčane dislokacije se pretvaraju u greške slaganja (SF) ili defekte šargarepe, dok je pokazano da se rubne dislokacije u epislojevima pretvaraju iz dislokacija bazalne ravni (BPD) naslijeđenih od supstrata tokom epitaksijalnog rasta.
Dislokacija osnovne ravni (BPD)
Nalazi se na bazalnoj ravni SiC, sa Burgersovim vektorom od 1/3 <11–20>. BPD se rijetko pojavljuju na površini SiC pločica. Obično su koncentrisani na podlogu gustine 1500 cm-2, dok je njihova gustina u episloju samo oko 10 cm-2. Detekcija BPD-a pomoću fotoluminiscencije (PL) pokazuje linearne karakteristike, kao što je prikazano na slici 4c. TokomSiC epitaksijalnirasta, produženi BPD-ovi se mogu pretvoriti u greške slaganja (SF) ili rubne dislokacije (TED).
Greške u slaganju (SFs)
Defekti u slaganju SiC bazalne ravni. Greške u slaganju mogu se pojaviti u epitaksijalnom sloju nasljeđivanjem SF-ova u supstratu ili biti povezane s proširenjem i transformacijom dislokacija bazalne ravni (BPD) i dislokacija navojnih vijaka (TSD). Generalno, gustina SF-ova je manja od 1 cm-2 i oni pokazuju trouglastu karakteristiku kada se detektuju pomoću PL, kao što je prikazano na slici 4e. Međutim, u SiC-u se mogu formirati različite vrste grešaka u slaganju, kao što su Shockleyjev tip i Frankov tip, jer čak i mala količina poremećaja energije slaganja između ravnina može dovesti do značajne nepravilnosti u sekvenci slaganja.
Downfall
Defekt pada uglavnom potiče od pada čestica na gornjim i bočnim zidovima reakcione komore tokom procesa rasta, što se može optimizovati optimizacijom procesa periodičnog održavanja grafitnog potrošnog materijala reakcione komore.
Trokutasti defekt
To je inkluzija politipa 3C-SiC koja se proteže do površine episloja SiC duž pravca bazalne ravni, kao što je prikazano na slici 4g. Može biti generisana česticama koje padaju na površinu episloja SiC tokom epitaksijalnog rasta. Čestice su ugrađene u episloj i ometaju proces rasta, što rezultira inkluzijama politipa 3C-SiC, koje pokazuju trouglaste površine pod oštrim uglom s česticama koje se nalaze na vrhovima trokutastog područja. Mnoga istraživanja također pripisuju porijeklo politipskih inkluzija površinskim ogrebotinama, mikro cijevima i nepravilnim parametrima procesa rasta.
Defekt šargarepe
Defekt šargarepe je kompleks grešaka slaganja sa dva kraja koji se nalaze na bazalnim kristalnim ravnima TSD i SF, koji završava dislokacijom Frankovog tipa, a veličina defekta šargarepe povezana je sa prizmatičnim greškom slaganja. Kombinacija ovih karakteristika formira površinsku morfologiju defekta šargarepe, koji izgleda kao oblik šargarepe sa gustinom manjom od 1 cm-2, kao što je prikazano na slici 4f. Defekti šargarepe lako se formiraju prilikom poliranja ogrebotina, TSD-ova ili defekta podloge.
Ogrebotine
Ogrebotine su mehanička oštećenja na površini SiC pločica nastala tokom procesa proizvodnje, kao što je prikazano na slici 4h. Ogrebotine na SiC podlozi mogu ometati rast episloja, proizvesti niz dislokacija visoke gustine unutar episloja, ili ogrebotine mogu postati osnova za formiranje defekta šargarepe. Stoga je ključno pravilno polirati SiC pločice jer ove ogrebotine mogu imati značajan utjecaj na performanse uređaja kada se pojave u aktivnom području uređaja.
Ostali defekti površinske morfologije
Stepen gomilanje je površinski defekt nastao tokom procesa epitaksijalnog rasta SiC, koji proizvodi tupe trouglove ili trapezoidne karakteristike na površini epitaksijskog sloja SiC. Postoje mnogi drugi površinski nedostaci, kao što su površinske udubljenja, izbočine i mrlje. Ovi defekti su obično uzrokovani neoptimiziranim procesima rasta i nepotpunim uklanjanjem oštećenja od poliranja, što negativno utječe na performanse uređaja.
Vrijeme objave: Jun-05-2024