De kearn technology foar de groei fanSiC epitaksiaalmaterialen binne earst defektkontrôletechnology, foaral foar defektkontrôletechnology dy't gefoelich is foar apparaatfalen as betrouberensdegradaasje. De stúdzje fan it meganisme fan substraatdefekten dy't útwreidzje yn 'e epitaksiale laach tidens it epitaksiale groeiproses, de oerdracht- en transformaasjewetten fan defekten op' e ynterface tusken it substraat en epitaksiale laach, en it nukleaasjemeganisme fan defekten binne de basis foar it ferdúdlikjen fan 'e korrelaasje tusken substraatdefekten en epitaksiale strukturele defekten, dy't substraatscreening en epitaksiaal proses effektyf kinne liede optimalisaasje.
De gebreken fansilisiumkarbid epitaksiale lagenwurde benammen ferdield yn twa kategoryen: kristaldefekten en oerflakmorfologyske defekten. Kristaldefekten, ynklusyf puntdefekten, skroefferlokaasjes, mikrotubule-defekten, râneferlokaasjes, ensfh., komme meast út defekten op SiC-substraten en diffúsje yn 'e epitaksiale laach. Defekten fan oerflakmorfology kinne direkt wurde waarnommen mei it bleate each mei in mikroskoop en hawwe typyske morfologyske skaaimerken. Surface morfology defects benammen befetsje: Scratch, Triangular defect, Carrot defect, Downfall, en Particle, lykas werjûn yn figuer 4. Tidens it epitaksial proses, bûtenlânske dieltsjes, substraat defekten, oerflak skea, en epitaxial proses ôfwikingen kinne allegear beynfloedzje de lokale stap flow groei modus, resultearret yn oerflak morfology defekten.
Tabel 1. Oarsaken foar de foarming fan mienskiplike matrixdefekten en oerflakmorfologyske defekten yn SiC epitaksiale lagen
Punt defekten
Punt mankeminten wurde foarme troch fakatueres of gatten op in inkele lattice punt of ferskate lattice punten, en se hawwe gjin romtlike útwreiding. Puntdefekten kinne foarkomme yn elk produksjeproses, benammen by ion-ymplantaasje. Se binne lykwols lestich te ûntdekken, en de relaasje tusken de transformaasje fan puntdefekten en oare defekten is ek frij kompleks.
Mikropipes (MP)
Micropipes binne holle screw dislocations dy't fuortplantsje lâns de groei as, mei in Burgers vector <0001>. De diameter fan mikrobuizen farieart fan in fraksje fan in mikron oant tsientallen mikronen. Mikrobuizen litte grutte pit-like oerflakken sjen op it oerflak fan SiC-wafels. Typysk is de tichtens fan mikrobuizen sawat 0,1 ~ 1cm-2 en bliuwt te ferminderjen yn tafersjoch op kommersjele waferproduksjekwaliteit.
Screw dislokaasjes (TSD) en edge dislokaasjes (TED)
Dislokaasjes yn SiC binne de wichtichste boarne fan apparaatdegradaasje en mislearring. Sawol screw dislocations (TSD) en edge dislocations (TED) rinne lâns de groei as, mei Burgers vectors fan respektivelik <0001> en 1/3 <11-20>.
Sawol screw dislocations (TSD) en edge dislocations (TED) kinne útwreidzje fan it substraat nei it wafel oerflak en bringe lytse pit-like oerflak funksjes (figuer 4b). Typysk is de tichtens fan râne-dislokaasjes sawat 10 kear dy fan skroef-dislokaasjes. Útwreide schroef dislocations, dat is, útwreidzjen fan it substraat nei de epilayer, kin ek feroarje yn oare mankeminten en fuortplantsje lâns de groei as. TidensSiC epitaksiaalgroei, screw dislocations wurde omboud ta stacking flaters (SF) of wortel gebreken, wylst râne dislocations yn epilayers wurdt sjen litten omboud út basale plane dislocations (BPDs) erfde út it substraat ûnder epitaxial groei.
Basic Plane Dislocation (BPD)
Leit op it SiC basale fleantúch, mei in Burgers vector fan 1/3 <11–20>. BPD's ferskine selden op it oerflak fan SiC-wafers. Se wurde meastentiids konsintrearre op it substraat mei in tichtheid fan 1500 sm-2, wylst harren tichtens yn de epilayer is mar sa'n 10 sm-2. Deteksje fan BPD's mei fotoluminescence (PL) lit lineêre funksjes sjen, lykas werjûn yn figuer 4c. TidensSiC epitaksiaalgroei, útwreide BPDs meie wurde omboud ta Stacking flaters (SF) of edge dislocations (TED).
Stapelfouten (SF's)
Defekten yn 'e stapelingssekwinsje fan it SiC basale fleantúch. Stacking flaters kinne ferskine yn de epitaxial laach troch erven SFs yn it substraat, of wurde besibbe oan de útwreiding en transformaasje fan basale plane dislocations (BPDs) en threading screw dislocations (TSDs). Algemien is de tichtens fan SF's minder dan 1 cm-2, en se fertoane in trijehoekige funksje as se ûntdutsen mei PL, lykas werjûn yn figuer 4e. Yn SiC kinne lykwols ferskate soarten stapelfouten foarme wurde, lykas Shockley-type en Frank-type, om't sels in lyts bedrach fan stapelenerzjyûntstekking tusken fleantugen liede kin ta in flinke ûnregelmjitting yn 'e stapelfolchoarder.
Downfall
De ûndergong defekt komt benammen út de dieltsje drop op 'e boppeste en sydmuorren fan' e reaksje keamer tidens it groei proses, dat kin wurde optimalisearre troch optimalisearjen fan de periodike ûnderhâld proses fan de reaksje keamer grafyt verbruiksartikelen.
Trijehoekige defekt
It is in 3C-SiC polytype ynklúzje dy't útwreidet nei it oerflak fan de SiC epilayer lâns de basale fleanmasine rjochting, lykas werjûn yn figuer 4g. It kin wurde generearre troch de fallende dieltsjes op it oerflak fan 'e SiC epilayer tidens epitaksiale groei. De dieltsjes binne ynbêde yn 'e epilayer en bemuoie mei it groeiproses, wat resulteart yn 3C-SiC polytype-ynklusjes, dy't skerpe hoekige trijehoekige oerflakfunksjes sjen litte mei de dieltsjes dy't lizze oan' e hoekpunten fan 'e trijehoekige regio. In protte stúdzjes hawwe ek de oarsprong fan polytype-ynklúzjes taskreaun oan oerflakkrassen, mikropipes, en ferkearde parameters fan it groeiproses.
Carrot defekt
In carrot defect is in Stacking flater kompleks mei twa úteinen leit oan de TSD en SF basal crystal fleantugen, beëinige troch in Frank-type dislocation, en de grutte fan de carrot defekt is besibbe oan de prismatyske Stacking skuld. De kombinaasje fan dizze eigenskippen foarmet de oerflakmorfology fan it worteldefekt, dat liket op in wortelfoarm mei in tichtens fan minder as 1 cm-2, lykas werjûn yn figuer 4f. Worteldefekten wurde maklik foarme by polearjen fan krassen, TSD's, of substraatdefekten.
Krassen
Krassen binne meganyske skea op it oerflak fan SiC wafels foarme tidens it produksjeproses, lykas werjûn yn figuer 4h. Krassen op it SiC-substrat kinne de groei fan 'e epilayer bemuoie, in rige fan dislokaasjes mei hege tichtheid binnen de epilayer produsearje, of krassen kinne de basis wurde foar de formaasje fan worteldefekten. Dêrom is it kritysk om SiC-wafers goed te poetsen, om't dizze krassen in wichtige ynfloed kinne hawwe op apparaatprestaasjes as se ferskine yn it aktive gebiet fan it apparaat.
Oare oerflak morfology defekten
Stap bundeling is in oerflak defekt foarme tidens de SiC epitaxial groei proses, dat produsearret stompe trijehoeken of trapezoidal funksjes op it oerflak fan de SiC epilayer. D'r binne in protte oare oerflakdefekten, lykas oerflakputten, bulten en vlekken. Dizze defekten wurde meastal feroarsake troch unoptimisearre groeiprosessen en ûnfolsleine ferwidering fan polearjende skea, dy't de prestaasjes fan it apparaat negatyf beynfloedet.
Post tiid: Jun-05-2024