A tecnulugia core per a crescita diSiC epitaxialI materiali sò prima di a tecnulugia di cuntrollu di difetti, in particulare per a tecnulugia di cuntrollu di difetti chì hè propensu à fallimentu di u dispositivu o degradazione di affidabilità. U studiu di u mecanismu di i difetti di u sustrato chì si estendenu in u stratu epitassiale durante u prucessu di crescita epitassiale, e liggi di trasferimentu è trasfurmazioni di difetti à l'interfaccia trà u sustrato è u stratu epitaxial, è u mecanismu di nucleazione di i difetti sò a basa per chjarificà a correlazione trà difetti di sustrato è difetti strutturali epitassiali, chì ponu guidà efficacemente u screening di u sustrato è l'optimizazione di u prucessu epitaxial.
I difetti distrati epitassiali di carburo di siliciosò principarmenti divisu in dui categurie: difetti di cristalli è difetti di morfologia di a superficia. I difetti di cristalli, cumprese difetti puntuali, dislocazioni di viti, difetti di microtubuli, dislocazioni di bordu, etc., sò principalmente urigginati da difetti nantu à i sustrati di SiC è si diffondenu in u stratu epitaxial. I difetti di a morfologia di a superficia ponu esse osservati direttamente à l'occhiu nudu cù un microscopiu è anu caratteristiche morfologiche tipiche. I difetti di a morfologia di a superficia includenu principarmenti: Scratch, difettu triangulare, difettu di Carota, Downfall, and Particle, cum'è mostra in a Figura 4. Durante u prucessu epitaxial, particeddi stranieri, difetti di sustrato, danni di a superficia è e deviazioni di u prucessu epitaxial ponu influenzallu u flussu di u passu lucale. modu di crescita, risultatu in difetti di morfologia di a superficia.
Tabella 1. Cause per a furmazione di difetti di matrice cumuni è difetti di morfologia di a superficia in strati epitaxiali SiC
I difetti puntuali
I difetti di u puntu sò furmati da vacanti o spazii in un puntu di lattice unicu o parechji punti di lattice, è ùn anu micca estensione spaziale. I difetti puntuali ponu accade in ogni prucessu di produzzione, in particulare in l'implantazione di ioni. In ogni casu, sò difficiuli di detectà, è a relazione trà a trasfurmazioni di difetti puntuali è altri difetti hè ancu abbastanza cumplessa.
Micropipe (MP)
Micropipes sò dislocations viti cavu chì si propaganu longu l 'assi di crescita, cù un Burgers vector <0001>. U diamitru di i microtubi varieghja da una frazzioni di un micron à decine di microni. I microtubi mostranu grandi caratteristiche di a superficia di fossa nantu à a superficia di i wafers di SiC. Di genere, a densità di i microtubi hè di circa 0.1 ~ 1cm-2 è cuntinueghja à diminuisce in u monitoraghju di a qualità di a produzzione di wafer cummerciale.
Lussazioni di vite (TSD) è dislocazioni di bordu (TED)
Dislocazioni in SiC sò a fonte principale di degradazione è fallimentu di u dispusitivu. Tramindui dislocazioni di viti (TSD) è dislocazioni di bordu (TED) correnu longu l'assi di crescita, cù vettori Burgers di <0001> è 1/3 <11-20>, rispettivamente.
Tramindui dislocazioni di viti (TSD) è dislocazioni di bordu (TED) ponu estendersi da u sustrato à a superficia di l'ostia è portanu caratteristiche di a superficia di picculi pit-like (Figura 4b). Di genere, a densità di dislocazioni di u bordu hè di circa 10 volte quella di dislocazioni di viti. Dislocazioni di viti allargate, vale à dì, chì si estendenu da u sustrato à l'epilatore, ponu ancu trasfurmà in altri difetti è propagate longu l'assi di crescita. DurantiSiC epitaxialcrescita, dislocations viti sò cunvertiti in stacking faults (SF) o difetti di carota, mentri dislocations bordu in epilayers sò dimustrati à esse cunvertiti da dislocations pianu basale (BPDs) ereditati da u sustrato durante a crescita epitaxial.
Dislocazione di u pianu di basa (BPD)
Situatu nantu à u pianu basale SiC, cù un vettore Burgers di 1/3 <11–20>. I BPD raramente appariscenu nantu à a superficia di i wafers SiC. Sò generalmente cuncentrati nantu à u sustrato cù una densità di 1500 cm-2, mentri a so densità in l'epilatore hè solu circa 10 cm-2. A rilevazione di BPD cù fotoluminescenza (PL) mostra caratteristiche lineari, cum'è mostra in Figura 4c. DurantiSiC epitaxialcrescita, i BPD estesi ponu esse cunvertiti in difetti di stacking (SF) o dislocazioni di bordu (TED).
Difetti di impilamento (SF)
Difetti in a sequenza di stacking di u pianu basale SiC. I difetti di stacking ponu appare in a capa epitaxiale ereditendu SF in u sustrato, o esse ligati à l'estensione è a trasfurmazioni di dislocazioni di u pianu basale (BPD) è dislocazioni di viti di filettatura (TSD). In generale, a densità di SF hè menu di 1 cm-2, è presentanu una caratteristica triangulare quandu anu rilevatu cù PL, cum'è mostra in Figura 4e. Tuttavia, parechji tipi di stacking faults pò esse furmatu in SiC, cum'è u tippu Shockley è u tipu Frank, perchè ancu una piccula quantità di disordine energia di stacking trà i piani pò purtà à una irregularità considerable in a sequenza di stacking.
Cascata
U difettu di caduta hè principalmente urigginatu da a goccia di particella nantu à i pareti superiori è laterali di a camera di reazione durante u prucessu di crescita, chì pò esse ottimisatu ottimizendu u prucessu di mantenimentu periodicu di i consumabili di grafite di a camera di reazione.
Défaut triangulaire
Hè una inclusione di politipu 3C-SiC chì si estende à a superficia di l'epilatore SiC longu a direzzione di u pianu basale, cum'è mostra in Figura 4g. Pò esse generatu da e particelle cadenti nantu à a superficia di l'epilayer SiC durante a crescita epitaxial. I particeddi sò incrustati in l'epilatore è interferiscenu cù u prucessu di crescita, risultatu in inclusioni di politipu 3C-SiC, chì mostranu e caratteristiche di a superficia triangulare cù e particelle situate à i vertici di a regione triangulare. Parechji studii anu ancu attribuitu l'urìgine di l'inclusioni di politipu à i scratch di a superficia, i micropipes, è i paràmetri impropri di u prucessu di crescita.
difettu di a carota
Un difettu di carota hè un cumplessu di stacking fallu cù dui estremità situatu à i piani cristalli basali TSD è SF, finita da una dislocation Frank-tipu, è a dimensione di u difettu di carota hè liata à u difettu stacking prismatic. A cumminazzioni di sti caratteristiche forma a morfologia di a superficia di u difettu di a carota, chì s'assumiglia à una forma di carota cù una densità di menu di 1 cm-2, cum'è mostra in Figura 4f. I difetti di a carota sò facilmente formati à i scratch di lucidatura, TSD, o difetti di sustrato.
Scratchs
Scratches sò danni meccanichi nantu à a superficia di wafers SiC furmati durante u prucessu di produzzione, cum'è mostra in Figura 4h. Scratches nantu à u sustrato di SiC pò interferiscenu cù a crescita di l'epilatore, pruduce una fila di dislocazioni d'alta densità in l'epilatore, o scratch pò diventà a basa per a furmazione di difetti di carota. Per quessa, hè criticu per pulisce currettamente i wafers di SiC perchè sti graffii ponu avè un impattu significativu in u rendiment di u dispusitivu quandu si prisentanu in l'area attiva di u dispusitivu.
Altri difetti di a morfologia di a superficia
Step bunching hè un difettu di a superficia furmatu durante u prucessu di crescita epitaxial SiC, chì produce trianguli ottusi o caratteristiche trapezoidali nantu à a superficia di l'epilatore SiC. Ci hè parechje altre difetti di a superficia, cum'è i buchi di a superficia, i bumps è i macchi. Questi difetti sò generalmente causati da prucessi di crescita micca ottimizzati è rimuzione incompleta di danni di lucidatura, chì affettanu negativamente u rendiment di u dispusitivu.
Tempu di post: 05-05-2024