Ki domaj yo nan kouch epitaxial carbure Silisyòm

Teknoloji debaz pou kwasans lanSiC epitaxialmateryèl se premyèman teknoloji kontwòl defo, espesyalman pou teknoloji kontwòl defo ki gen tandans fè aparèy echèk oswa degradasyon fyab. Etid la nan mekanis nan defo substra pwolonje nan kouch epitaksial la pandan pwosesis kwasans epitaksial la, lwa transfè ak transfòmasyon nan domaj nan koòdone ki genyen ant substra a ak kouch epitaxial, ak mekanis nan nukleasyon nan domaj yo se baz pou klarifye korelasyon ki genyen ant. defo substra ak domaj estriktirèl epitaxial, ki ka efektivman gide tès depistaj substra ak optimize pwosesis epitaxial.

Defo yo nanSilisyòm carbure epitaxial kouchyo sitou divize an de kategori: domaj kristal ak domaj mòfoloji sifas yo. Defo kristal, ki gen ladan domaj pwen, dislokasyon vis, defo mikrotubule, dislokasyon kwen, elatriye, sitou soti nan domaj sou substra SiC ak difize nan kouch epitaxial la. Defo mòfoloji sifas yo ka dirèkteman obsève ak je toutouni lè l sèvi avèk yon mikwoskòp epi yo gen karakteristik mòfolojik tipik. Defo mòfoloji sifas yo sitou gen ladan: grate, domaj triyangilè, domaj kawòt, tonbe, ak patikil, jan yo montre nan figi 4. Pandan pwosesis epitaxial la, patikil etranje, defo substrate, domaj sifas, ak devyasyon pwosesis epitaxial ka tout afekte koule etap lokal la. mòd kwasans, sa ki lakòz domaj mòfoloji sifas yo.

Tablo 1. Kòz pou fòmasyon defo matris komen ak domaj mòfoloji sifas nan kouch epitaxial SiC

 

Pwen defo

Defo pwen yo fòme pa pòs vid oswa twou vid ki genyen nan yon sèl pwen lasi oswa plizyè pwen lasi, epi yo pa gen okenn ekstansyon espasyal. Defo pwen ka rive nan chak pwosesis pwodiksyon, espesyalman nan enplantasyon ion. Sepandan, yo difisil pou detekte, ak relasyon ki genyen ant transfòmasyon nan domaj pwen ak lòt domaj tou se byen konplèks.

 

Mikwopip (MP)

Mikwopip yo se dislokasyon vis kre ki pwopaje sou aks kwasans lan, ak yon vektè Burgers <0001>. Dyamèt mikrotub yo varye ant yon fraksyon mikron ak plizyè dizèn mikron. Mikwotib montre gwo karakteristik sifas ki sanble ak twou san fon sou sifas wafers SiC yo. Tipikman, dansite mikrotub se sou 0.1 ~ 1cm-2 epi li kontinye diminye nan siveyans kalite pwodiksyon wafer komèsyal yo.

 

Dislokasyon vis (TSD) ak dislokasyon kwen (TED)

Dislokasyon nan SiC se sous prensipal degradasyon aparèy ak echèk. Tou de dislokasyon vis (TSD) ak dislokasyon kwen (TED) kouri sou aks kwasans lan, ak vektè Burgers nan <0001> ak 1/3 <11-20>, respektivman.

Tou de dislokasyon vis (TSD) ak dislokasyon kwen (TED) ka pwolonje soti nan substra a nan sifas la wafer epi pote ti karakteristik sifas ki sanble ak twou (Figi 4b). Tipikman, dansite nan dislokasyon kwen se apeprè 10 fwa sa yo ki nan dislokasyon vis. Dislokasyon vis pwolonje, se sa ki, pwolonje soti nan substra a epilayer a, ka tou transfòme nan lòt domaj ak difize sou aks kwasans lan. PandanSiC epitaxialkwasans, dislokasyon vis yo konvèti nan fay anpile (SF) oswa domaj kawòt, pandan y ap montre dislokasyon kwen nan epilayers yo dwe konvèti soti nan dislokasyon avyon fondamantal (BPDs) eritye nan substra a pandan kwasans epitaxial.

 

Deplasman avyon debaz (BPD)

Sitiye sou plan fondamantal SiC, ak yon vektè Burgers 1/3 <11–20>. BPD raman parèt sou sifas wafers SiC yo. Yo anjeneral konsantre sou substra a ak yon dansite 1500 cm-2, pandan y ap dansite yo nan epilayer a se sèlman apeprè 10 cm-2. Deteksyon BPD lè l sèvi avèk fotoluminesans (PL) montre karakteristik lineyè, jan yo montre nan Figi 4c. PandanSiC epitaxialkwasans, BPD pwolonje yo ka konvèti nan fay anpile (SF) oswa dislokasyon kwen (TED).

 

Defo anpile (SF)

Defo nan sekans anpile nan avyon fondamantal SiC la. Fòt anpile ka parèt nan kouch epitaxial la lè yo eritye SF nan substra a, oswa yo dwe ki gen rapò ak ekstansyon an ak transfòmasyon nan dislokasyon avyon fondamantal (BPDs) ak threading dislokasyon vis (TSDs). Anjeneral, dansite SF yo se mwens pase 1 cm-2, epi yo montre yon karakteristik triyangilè lè yo detekte lè l sèvi avèk PL, jan yo montre nan Figi 4e. Sepandan, divès kalite fay anpile ka fòme nan SiC, tankou kalite Shockley ak kalite Frank, paske menm yon ti kantite maladi enèji anpile ant avyon ka mennen nan yon iregilarite konsiderab nan sekans nan anpile.

 

Tonbe

Defo a tonbe sitou soti nan gout nan patikil sou mi yo anwo ak bò nan chanm reyaksyon an pandan pwosesis kwasans lan, ki ka optimize pa optimize pwosesis la antretyen peryodik nan chanm reyaksyon an grafit consommables.

 

Defo triyangilè

Li se yon enklizyon politip 3C-SiC ki pwolonje nan sifas la nan epilayer SiC nan direksyon baz la avyon, jan yo montre nan Figi 4g. Li ka pwodwi pa patikil yo tonbe sou sifas epilayer SiC la pandan kwasans epitaxial. Patikil yo entegre nan epilayer a epi entèfere ak pwosesis kwasans lan, sa ki lakòz enklizyon politip 3C-SiC, ki montre karakteristik sifas triyangilè byen file ak patikil yo ki sitiye nan somè rejyon an triyangilè. Anpil etid yo te tou atribiye orijin nan enklizyon politip nan reyur sifas, mikropip, ak paramèt move nan pwosesis kwasans lan.

 

Kawòt defo

Yon defo kawòt se yon konplèks fay anpile ak de bout ki chita nan avyon kristal fondamantal TSD ak SF, ki fini pa yon dislokasyon kalite Frank, ak gwosè defo kawòt la ki gen rapò ak fay anpile prismatik la. Konbinezon karakteristik sa yo fòme mòfoloji sifas defo kawòt la, ki sanble ak yon fòm kawòt ak yon dansite mwens pase 1 cm-2, jan yo montre nan Figi 4f. Defo kawòt yo fasil fòme nan reyur polisaj, TSD, oswa domaj substra.

 

Rayures

Reyalite yo se domaj mekanik sou sifas SiC wafers ki te fòme pandan pwosesis pwodiksyon an, jan yo montre nan Figi 4h. Reyalite sou substra SiC a ka entèfere ak kwasans epilayer a, pwodui yon ranje gwo dansite dislokasyon nan epilayer a, oswa reyur ka vin baz pou fòmasyon domaj kawòt. Se poutèt sa, li enpòtan pou byen polir wafers SiC paske reyur sa yo ka gen yon enpak siyifikatif sou pèfòmans aparèy lè yo parèt nan zòn aktif aparèy la.

 

Lòt domaj mòfoloji sifas yo

Etap Bunching se yon domaj sifas ki fòme pandan pwosesis kwasans epitaksial SiC, ki pwodui triyang obtiz oswa karakteristik trapezoidal sou sifas epilayer SiC la. Gen anpil lòt domaj sifas, tankou twou sifas, monte desann ak tach. Defo sa yo anjeneral ki te koze pa pwosesis kwasans ki pa optimize ak retire enkonplè nan domaj polisaj, ki afekte yon fason negatif pèfòmans aparèy.