La kerna teknologio por la kresko deSiC epitaksiamaterialoj estas unue difektokontrolteknologio, precipe por difektokontrolteknologio kiu estas inklina al aparato fiasko aŭ fidindeco-degenero. La studo de la mekanismo de substrataj difektoj etendiĝantaj en la epitaksian tavolon dum la epitaksia kreskoprocezo, la translokigaj kaj transformleĝoj de difektoj ĉe la interfaco inter la substrato kaj epitaksia tavolo, kaj la nukleiga mekanismo de difektoj estas la bazo por klarigi la korelacion inter substrataj difektoj kaj epitaxial strukturaj difektoj, kiuj povas efike gvidi substratan kribradon kaj epitaxial-proceza optimumigo.
La difektoj desiliciokarburaj epitaksaj tavolojestas plejparte dividitaj en du kategoriojn: kristalaj difektoj kaj surfacaj morfologiaj difektoj. Kristalaj difektoj, inkluzive de punktaj difektoj, ŝraŭbdelokigoj, mikrotubuldifektoj, randaj difektoj, ktp., plejparte originas de difektoj sur SiC-substratoj kaj disvastiĝas en la epitaksian tavolon. Surfacaj morfologiodifektoj povas esti rekte observitaj kun la nuda okulo uzante mikroskopon kaj havas tipajn morfologiajn karakterizaĵojn. Surfacaj morfologiaj difektoj ĉefe inkluzivas: Scratch, Triangula difekto, Karota difekto, Falo kaj Partiklo, kiel montrite en Figuro 4. Dum la epitaksia procezo, fremdaj partikloj, substrataj difektoj, surfaca damaĝo kaj epitaksiaj procezaj devioj ĉiuj povas influi la lokan paŝofluon. kreskreĝimo, rezultigante surfacajn morfologiodifektojn.
Tablo 1. Kaŭzoj por la formado de oftaj matricaj difektoj kaj surfacaj morfologiaj difektoj en SiC epitaksaj tavoloj
Punktaj difektoj
Punktodifektoj estas formitaj per vakantaĵoj aŭ interspacoj ĉe ununura kradpunkto aŭ pluraj kradpunktoj, kaj ili havas neniun spacan etendaĵon. Punktaj difektoj povas okazi en ĉiu produktadprocezo, precipe en jonenplantado. Tamen, ili estas malfacile detekteblaj, kaj la rilato inter la transformo de punktaj difektoj kaj aliaj difektoj ankaŭ estas sufiĉe kompleksa.
Mikropipoj (parlamentano)
Mikropipoj estas kavaj ŝraŭbodislokiĝoj kiuj disvastiĝas laŭ la kreskoakso, kun Burgers-vektoro <0001>. La diametro de mikrotuboj varias de frakcio de mikrono ĝis dekoj de mikronoj. Mikrotuboj montras grandajn fosaĵ-similajn surfactrajtojn sur la surfaco de SiC-oblatoj. Tipe, la denseco de mikrotuboj estas proksimume 0.1~1cm-2 kaj daŭre malpliiĝas en komerca produktadkvalita monitorado.
Ŝraŭbo-delokigoj (TSD) kaj rand-delokigoj (TED)
Dislokiĝoj en SiC estas la ĉeffonto de aparatdegenero kaj fiasko. Ambaŭ ŝraŭbo-dislokigoj (TSD) kaj rand-delokigoj (TED) kuras laŭ la kreskoakso, kun Burgers-vektoroj de <0001> kaj 1/3 <11-20>, respektive.
Ambaŭ ŝraŭbo-delokigoj (TSD) kaj rand-delokigoj (TED) povas etendiĝi de la substrato ĝis la oblasurfaco kaj alporti malgrandajn fosaĵ-similajn surfactrajtojn (Figuro 4b). Tipe, la denseco de randaj delokigoj estas proksimume 10 fojojn tiu de ŝraŭbdelokigoj. Plilongigitaj ŝraŭbodislokiĝoj, tio estas, etendiĝantaj de la substrato ĝis la epitavolo, ankaŭ povas transformi en aliajn difektojn kaj disvastiĝi laŭ la kreskoakso. DumSiC epitaksiakresko, ŝraŭbdelokigoj estas konvertitaj en stakajn faŭltojn (SF) aŭ karotajn difektojn, dum randaj delokigoj en epitavolaĵoj pruviĝas esti transformitaj de bazaj ebenaj delokaĵoj (BPDoj) hereditaj de la substrato dum epitaksia kresko.
Baza aviadila delokiĝo (BPD)
Situante sur la baza ebeno SiC, kun Burgers-vektoro de 1/3 <11–20>. BPDoj malofte aperas sur la surfaco de SiC-oblatoj. Ili estas kutime koncentritaj sur la substrato kun denseco de 1500 cm-2, dum ilia denseco en la epitavolo estas nur proksimume 10 cm-2. Detekto de BPDoj per fotoluminesko (PL) montras linearajn trajtojn, kiel montrite en Figuro 4c. DumSiC epitaksiakresko, plilongigitaj BPDoj povas esti konvertitaj en stakajn faŭltojn (SF) aŭ rand-delokiĝojn (TED).
Staplo-faŭltoj (SF)
Difektoj en la stakiga sekvenco de la SiC baza ebeno. Stapligaj faŭltoj povas aperi en la epitaksia tavolo heredante SFojn en la substrato, aŭ esti rilatitaj al la etendaĵo kaj transformo de bazaj ebenaj delokigoj (BPDoj) kaj surfadenigado de ŝraŭbdelokigoj (TSDoj). Ĝenerale, la denseco de SF-oj estas malpli ol 1 cm-2, kaj ili elmontras triangulan trajton kiam detektita uzante PL, kiel montrite en Figuro 4e. Tamen, diversaj specoj de stakigaj faŭltoj povas esti formitaj en SiC, kiel ekzemple Shockley-speco kaj Frank-speco, ĉar eĉ malgranda kvanto de stakiga energiomalsano inter aviadiloj povas konduki al konsiderinda nereguleco en la stakiga sekvenco.
Falo
La falo-difekto ĉefe devenas de la partikla guto sur la supraj kaj flankaj muroj de la reakcia ĉambro dum la kreskoprocezo, kiu povas esti optimumigita optimumigante la periodan prizorgan procezon de la reakcia ĉambro grafitaj konsumeblaj.
Triangula difekto
Ĝi estas 3C-SiC-politipa inkludo, kiu etendiĝas al la surfaco de la SiC epitavolo laŭ la baza ebena direkto, kiel montrite en Figuro 4g. Ĝi povas esti generita per la falantaj partikloj sur la surfaco de la SiC epitavolo dum epitaksa kresko. La partikloj estas enigitaj en la epitavolo kaj malhelpas la kreskoprocezon, rezultigante 3C-SiC-politipenkludojn, kiuj montras akrajn angulajn triangulajn surfactrajtojn kun la partikloj situantaj ĉe la verticoj de la triangula regiono. Multaj studoj ankaŭ atribuis la originon de politipaj inkludoj al surfacgratoj, mikropipoj, kaj nedecaj parametroj de la kreskoprocezo.
Karota difekto
Karotodifekto estas stapliga faŭltokomplekso kun du finoj situantaj ĉe la TSD- kaj SF-bazaj kristalaviadiloj, finitaj per Frank-speca dislokigo, kaj la grandeco de la karotodifekto estas rilatita al la prisma staplika faŭlto. La kombinaĵo de ĉi tiuj trajtoj formas la surfacan morfologion de la karota difekto, kiu aspektas kiel karota formo kun denseco malpli ol 1 cm-2, kiel montrite en Figuro 4f. Karotaj difektoj estas facile formitaj ĉe polurado de grataĵoj, TSDoj aŭ substrataj difektoj.
Gratoj
Gratoj estas mekanikaj damaĝoj sur la surfaco de SiC-oblatoj formitaj dum la produktada procezo, kiel montrite en Figuro 4h. Gratoj sur la SiC-substrato povas malhelpi la kreskon de la epitavolo, produkti vicon de alt-densecaj dislokiĝoj ene de la epitavolo, aŭ gratvundetoj povas iĝi la bazo por la formado de karotaj difektoj. Tial, estas grave poluri konvene SiC-oblatojn ĉar ĉi tiuj gratvundetoj povas havi signifan efikon al aparata efikeco kiam ili aperas en la aktiva areo de la aparato.
Aliaj surfacaj morfologiodifektoj
Paŝofasko estas surfacdifekto formita dum la SiC epitaksa kreskoprocezo, kiu produktas obtuzajn triangulojn aŭ trapezajn ecojn sur la surfaco de la SiC epitavolaĵo. Estas multaj aliaj surfacaj difektoj, kiel surfacfosaĵoj, tuberoj kaj makuloj. Ĉi tiuj difektoj kutime estas kaŭzitaj de neoptimumigitaj kreskprocezoj kaj nekompleta forigo de polura damaĝo, kiu malfavore influas aparatan rendimenton.
Afiŝtempo: Jun-05-2024