Põhitehnoloogia kasvuksSiC epitaksiaalnematerjalid on esiteks defektide kontrollimise tehnoloogia, eriti defektide kontrollimise tehnoloogia puhul, mis on altid seadme riketele või töökindluse halvenemisele. Epitaksiaalse kasvuprotsessi käigus epitaksiaalsesse kihti ulatuvate substraadi defektide mehhanismi, substraadi ja epitaksiaalse kihi liidese defektide ülekande- ja transformatsiooniseaduste ning defektide tuumastumise mehhanismi uurimine on aluseks korrelatsiooni selgitamisel. substraadi defektid ja epitaksiaalsed struktuuridefektid, mis võivad tõhusalt juhtida substraadi sõelumist ja epitaksiaalse protsessi optimeerimist.
Puudusedränikarbiidi epitaksiaalsed kihidjagunevad peamiselt kahte kategooriasse: kristallidefektid ja pinnamorfoloogilised defektid. Kristallidefektid, sealhulgas punktdefektid, kruvide nihestused, mikrotuubulite defektid, servade nihestused jne, tekivad enamasti SiC substraatide defektidest ja difundeeruvad epitaksiaalsesse kihti. Pinna morfoloogia defekte saab mikroskoobi abil palja silmaga otse jälgida ja neil on tüüpilised morfoloogilised omadused. Pinna morfoloogilised defektid hõlmavad peamiselt järgmist: kriimustus, kolmnurkne defekt, porgandi defekt, langus ja osake, nagu on näidatud joonisel 4. Epitaksiaalse protsessi ajal võivad võõrosakesed, substraadi defektid, pinnakahjustused ja epitaksiaalse protsessi kõrvalekalded mõjutada kohalikku astmevoolu kasvurežiim, mille tulemuseks on pinnamorfoloogilised defektid.
Tabel 1. Tavaliste maatriksidefektide ja pinnamorfoloogia defektide tekke põhjused SiC epitaksiaalsetes kihtides
Punkti defektid
Punktdefektid moodustuvad ühes võrepunktis või mitmes võrepunktis olevatest vakantsidest või tühikutest ning neil puudub ruumiline laiend. Punktidefekte võib esineda igas tootmisprotsessis, eriti ioonide implanteerimisel. Neid on aga raske tuvastada ning punktdefektide teisenemise ja muude defektide seos on samuti üsna keeruline.
Mikrotorud (MP)
Mikrotorud on õõnsad kruvid, mis levivad piki kasvutelge Burgersi vektoriga <0001>. Mikrotorude läbimõõt ulatub mikroni murdosast kümnete mikroniteni. Mikrotorudel on SiC vahvlite pinnal suured süvenditaolised pinnajooned. Tavaliselt on mikrotorude tihedus umbes 0,1–1 cm-2 ja see väheneb jätkuvalt kaubandusliku vahvlitootmise kvaliteedi jälgimisel.
Kruvi dislokatsioonid (TSD) ja servade nihestused (TED)
Ränikarbiidi nihestused on seadme lagunemise ja rikke peamine allikas. Nii kruvi dislokatsioonid (TSD) kui ka serva dislokatsioonid (TED) kulgevad piki kasvutelge, Burgersi vektorid on vastavalt <0001> ja 1/3<11–20>.
Nii kruvide nihestused (TSD) kui ka serva dislokatsioonid (TED) võivad ulatuda aluspinnalt vahvli pinnale ja tuua kaasa väikesed süvenditaolised pinnaomadused (joonis 4b). Tavaliselt on servade nihestuste tihedus umbes 10 korda suurem kui kruvide nihestuste tihedus. Laiendatud kruvide nihestused, st substraadist epikihini ulatuvad, võivad samuti muutuda muudeks defektideks ja levida mööda kasvutelge. ajalSiC epitaksiaalnekasvu korral muudetakse kruvide nihestused virnastusvigadeks (SF) või porgandi defektideks, samas kui epikihtide servade nihestused muudetakse epitaksiaalse kasvu käigus substraadilt päritud basaaltasandi dislokatsioonidest (BPD).
Põhitasandi dislokatsioon (BPD)
Asub SiC põhitasandil, Burgersi vektoriga 1/3 <11–20>. BPD-d ilmuvad SiC-plaatide pinnale harva. Tavaliselt on need koondunud substraadile tihedusega 1500 cm-2, samas kui nende tihedus epikihis on vaid umbes 10 cm-2. BPD-de tuvastamine fotoluminestsentsi (PL) abil näitab lineaarseid tunnuseid, nagu on näidatud joonisel 4c. ajalSiC epitaksiaalneKasv, laiendatud BPD-d võivad muutuda virnastamisvigadeks (SF) või serva dislokatsioonideks (TED).
Virnastamisvead (SF-d)
SiC põhitasandi virnastamisjärjestuse defektid. Virnastamisvead võivad ilmneda epitaksiaalses kihis, pärides substraadis olevaid SF-sid, või olla seotud basaaltasandi dislokatsioonide (BPD) ja keermeskruvi dislokatsioonide (TSD) laienemise ja transformatsiooniga. Üldiselt on SF-de tihedus alla 1 cm-2 ja neil on PL-i abil tuvastamisel kolmnurkne tunnus, nagu on näidatud joonisel 4e. SiC-s võib aga tekkida erinevat tüüpi virnastamisvigu, näiteks Shockley tüüpi ja Franki tüüpi, sest isegi väike virnastamisenergia häire tasapindade vahel võib põhjustada virnastamisjärjestuses märkimisväärse ebakorrapärasuse.
Allakäik
Allalangemise defekt tuleneb peamiselt osakeste langemisest reaktsioonikambri üla- ja külgseintele kasvuprotsessi käigus, mida saab optimeerida reaktsioonikambri grafiidi kulumaterjalide perioodilise hoolduse protsessi optimeerimisega.
Kolmnurkne defekt
See on 3C-SiC polütüüpne inklusioon, mis ulatub SiC epikihi pinnale piki põhitasandit, nagu on näidatud joonisel 4g. Selle võivad tekitada SiC epikihi pinnale langevad osakesed epitaksiaalse kasvu ajal. Osakesed on põimitud epikihti ja segavad kasvuprotsessi, mille tulemuseks on 3C-SiC polütüüpi kandmised, millel on teravnurksed kolmnurksed pinnaomadused, kusjuures osakesed asuvad kolmnurkse piirkonna tippudes. Paljud uuringud on seostanud polütüüpsete lisandite päritolu pinna kriimustuste, mikrotorude ja kasvuprotsessi ebaõigete parameetritega.
Porgandi defekt
Porgandefekt on TSD ja SF basaalkristalltasanditel paiknev kahe otsaga virnastusvea kompleks, mille lõpetab Frank-tüüpi dislokatsioon ja porgandi defekti suurus on seotud prismaatilise virnastusveaga. Nende tunnuste kombinatsioon moodustab porgandi defekti pinnamorfoloogia, mis näeb välja nagu porgandi kuju, mille tihedus on väiksem kui 1 cm-2, nagu on näidatud joonisel 4f. Porgandi defektid tekivad kergesti poleerimiskriimustuste, TSD-de või substraadi defektide korral.
Kriimud
Kriimud on mehaanilised kahjustused SiC vahvlite pinnal, mis on tekkinud tootmisprotsessi käigus, nagu on näidatud joonisel 4h. SiC substraadil olevad kriimustused võivad segada epikihi kasvu, tekitada epikihi sees rea suure tihedusega nihestusi või kriimustused võivad saada porgandi defektide tekke aluseks. Seetõttu on ülioluline SiC vahvlite korralik poleerimine, kuna need kriimud võivad seadme aktiivsesse piirkonda ilmudes oluliselt mõjutada seadme jõudlust.
Muud pinnamorfoloogilised vead
Astmeline kimp on SiC epitaksiaalse kasvuprotsessi käigus tekkinud pinnadefekt, mis tekitab SiC epikihi pinnale nüri kolmnurki või trapetsikujulisi jooni. Esineb palju muid pinnadefekte, nagu pinnakolded, konarused ja plekid. Need vead on tavaliselt põhjustatud optimeerimata kasvuprotsessidest ja poleerimiskahjustuste mittetäielikust eemaldamisest, mis mõjutab negatiivselt seadme jõudlust.
Postitusaeg: juuni-05-2024