Kasvun ydinteknologiaSiC epitaksiaalinenmateriaalit ovat ensinnäkin vianhallintatekniikkaa, erityisesti vianhallintatekniikkaa varten, joka on altis laitevioille tai luotettavuuden heikkenemiselle. Epitaksiaalisen kasvuprosessin aikana epitaksiaaliseen kerrokseen ulottuvien substraattivirheiden mekanismin, substraatin ja epitaksiaalikerroksen välisen rajapinnan vikojen siirtymis- ja muuntumislakien sekä vikojen nukleaatiomekanismin tutkiminen ovat perustana korrelaation selvittämiselle. substraattivirheet ja epitaksiaaliset rakenteelliset viat, jotka voivat ohjata tehokkaasti substraatin seulontaa ja epitaksiaalisen prosessin optimointia.
Virheetpiikarbidin epitaksiaaliset kerroksetjaetaan pääasiassa kahteen luokkaan: kidevirheet ja pinnan morfologiset viat. Kidevauriot, mukaan lukien pistevirheet, ruuvin dislokaatiot, mikrotubulusvirheet, reunahäiriöt jne., johtuvat enimmäkseen SiC-substraattien vioista ja leviävät epitaksiaaliseen kerrokseen. Pintamorfologiset viat voidaan havaita suoraan paljaalla silmällä mikroskoopilla ja niillä on tyypillisiä morfologisia ominaisuuksia. Pinnan morfologisia vikoja ovat pääasiassa: naarmu, kolmiovirhe, porkkanavika, alaslasku ja hiukkas, kuten kuvassa 4. Epitaksiaaliprosessin aikana vieraat hiukkaset, substraattivirheet, pintavauriot ja epitaksiaalisen prosessin poikkeamat voivat kaikki vaikuttaa paikalliseen askelvirtaukseen kasvutapa, mikä johtaa pinnan morfologisiin virheisiin.
Taulukko 1.Syyt tavallisten matriisivirheiden ja pintamorfologian vikojen muodostumiseen SiC-epitaksiaalisissa kerroksissa
Pistevirheitä
Pistevauriot muodostuvat tyhjistä paikoista tai aukoista yhdessä hilapisteessä tai useissa hilapisteissä, eikä niillä ole avaruudellista laajennusta. Pistevirheitä voi esiintyä jokaisessa tuotantoprosessissa, erityisesti ioni-istutuksissa. Niitä on kuitenkin vaikea havaita, ja myös pistevikojen muuntumisen ja muiden vikojen välinen suhde on varsin monimutkainen.
Mikroputket (MP)
Mikroputket ovat onttoja ruuvisijoituksia, jotka etenevät kasvuakselia pitkin Burgers-vektorilla <0001>. Mikroputkien halkaisija vaihtelee mikronin murto-osasta kymmeniin mikroneihin. Mikroputkissa piikarbidikiekkojen pinnalla on suuria kuoppamaisia pintapiirteitä. Tyypillisesti mikroputkien tiheys on noin 0,1-1 cm-2 ja se laskee edelleen kaupallisessa kiekotuotannon laadun seurannassa.
Ruuvin dislokaatiot (TSD) ja reunahäiriöt (TED)
SiC:ssä olevat sijoitukset ovat pääasiallinen laitteiden huononemisen ja vian aiheuttaja. Sekä ruuvidislokaatiot (TSD) että reunasiirtymät (TED) kulkevat kasvuakselia pitkin Burgers-vektorien ollessa <0001> ja 1/3<11–20>.
Sekä ruuvidislokaatiot (TSD) että reunahäiriöt (TED) voivat ulottua alustasta kiekon pintaan ja tuoda pieniä kuoppamaisia pintapiirteitä (kuva 4b). Tyypillisesti reunasiirtymien tiheys on noin 10 kertaa ruuvin dislokaatioiden tiheys. Laajentuneet ruuvin dislokaatiot, toisin sanoen substraatista epikerrokseen ulottuvat, voivat myös muuttua muiksi vaurioiksi ja levitä kasvuakselia pitkin. AikanaSiC epitaksiaalinenKasvussa ruuvin dislokaatiot muuttuvat pinoamisvirheiksi (SF) tai porkkanavirheiksi, kun taas epitaksikerrosten reunan dislokaatioiden osoitetaan muuntuvan substraatilta epitaksiaalisen kasvun aikana periytyvistä perustason dislokaatioista (BPD).
Perustason dislokaatio (BPD)
Sijaitsee SiC-perustasolla, ja Burgers-vektori on 1/3 <11–20>. BPD:itä esiintyy harvoin piikarbidikiekkojen pinnalla. Ne ovat yleensä keskittyneet substraatille tiheydellä 1500 cm-2, kun taas niiden tiheys epikerroksessa on vain noin 10 cm-2. BPD:iden havaitseminen fotoluminesenssilla (PL) osoittaa lineaarisia piirteitä, kuten kuvassa 4c esitetään. AikanaSiC epitaksiaalinenKasvua, laajennetut BPD:t voivat muuttua pinoamisvirheiksi (SF) tai reunasiirtymäksi (TED).
Pinoamisvirheet (SF)
Vikoja piikarbidin perustason pinoamisjärjestyksessä. Pinoamisvirheet voivat ilmetä epitaksiaalisessa kerroksessa perimällä substraatissa olevat SF:t, tai ne voivat liittyä perustason dislokaatioiden (BPD) ja kierreruuvin dislokaatioiden (TSD:iden) laajenemiseen ja muuntumiseen. Yleensä SF:ien tiheys on alle 1 cm-2, ja niillä on kolmion muotoinen piirre, kun ne havaitaan käyttämällä PL:tä, kuten kuvassa 4e esitetään. SiC:iin voi kuitenkin muodostua erilaisia pinoamisvirheitä, kuten Shockley-tyyppiä ja Frank-tyyppiä, koska pienikin pinoamisenergiahäiriö tasojen välillä voi johtaa huomattavaan epäsäännöllisyyteen pinoamisjärjestyksessä.
Kaatuminen
Alaspudotusvika johtuu pääosin kasvuprosessin aikana reaktiokammion ylä- ja sivuseinien hiukkasten putoamisesta, mikä voidaan optimoida optimoimalla reaktiokammion grafiitin kulutusosien määräaikaishuoltoprosessi.
Kolmiomainen vika
Se on 3C-SiC-polytyyppinen inkluusio, joka ulottuu SiC-epikerroksen pintaan perustason suunnassa, kuten kuvassa 4g esitetään. Sitä voivat syntyä putoavat hiukkaset SiC-epikerroksen pinnalle epitaksiaalisen kasvun aikana. Hiukkaset ovat upotettuina epikerrokseen ja häiritsevät kasvuprosessia, mikä johtaa 3C-SiC-polytyyppisiin inkluusioihin, joissa on teräväkulmaisia kolmiomaisia pinnan piirteitä ja hiukkaset sijaitsevat kolmioalueen huipuissa. Monet tutkimukset ovat myös katsoneet polytyyppisulkemien alkuperän pintanaarmuihin, mikroputkiin ja kasvuprosessin vääriin parametreihin.
Porkkana vika
Porkkanavika on pinoamisvikakompleksi, jonka kaksi päätä sijaitsee TSD- ja SF-tyvikidetasoilla, päättyy Frank-tyyppisellä dislokaatiolla ja porkkanavian koko liittyy prismaiseen pinoamisvikaan. Näiden ominaisuuksien yhdistelmä muodostaa porkkanavirheen pintamorfologian, joka näyttää porkkanamuodolta, jonka tiheys on alle 1 cm-2, kuten kuvassa 4f esitetään. Porkkanaviat muodostuvat helposti kiillotusnaarmuista, TSD:stä tai alustan vioista.
Naarmut
Naarmut ovat tuotantoprosessin aikana muodostuneita mekaanisia vaurioita piikarbidikiekkojen pinnalla, kuten kuvasta 4h näkyy. SiC-substraatin naarmut voivat häiritä epikerroksen kasvua, aiheuttaa tiheitä dislokaatioita epikerroksen sisällä tai naarmuista voi tulla porkkanavirheiden muodostumisen perusta. Siksi on tärkeää kiillottaa piikarbidikiekot kunnolla, koska näillä naarmuilla voi olla merkittävä vaikutus laitteen suorituskykyyn, kun ne ilmestyvät aktiiviselle alueelle. laite.
Muita pinnan morfologisia vikoja
Askelkimppu on piikarbidin epitaksiaalisen kasvuprosessin aikana muodostunut pintavika, joka tuottaa piikarbidin epitaksikerroksen pintaan tylpäitä kolmioita tai puolisuunnikkaan muotoisia piirteitä. On monia muita pintavirheitä, kuten pinnan kuoppia, kuoppia ja tahroja. Nämä viat johtuvat yleensä optimoimattomista kasvuprosesseista ja kiillotusvaurioiden puutteellisesta poistamisesta, mikä vaikuttaa haitallisesti laitteen suorituskykyyn.
Postitusaika: Jun-05-2024