Az alapvető technológia a növekedéshezSiC epitaxiálisAz anyagok elsősorban a hibaelhárítási technológia, különösen az olyan hibaelhárítási technológia esetében, amely hajlamos az eszköz meghibásodására vagy a megbízhatóság romlására. Az epitaxiális növekedési folyamat során az epitaxiális rétegbe benyúló szubsztráthibák mechanizmusának, a szubsztrát és az epitaxiális réteg határfelületén kialakuló hibák átviteli és átalakulási törvényeinek, valamint a hibák nukleációs mechanizmusának vizsgálata az alapja az összefüggés tisztázásának. szubsztráthibák és epitaxiális szerkezeti hibák, amelyek hatékonyan irányíthatják a szubsztrát szűrését és az epitaxiális folyamat optimalizálását.
A hibáiszilícium-karbid epitaxiális rétegekfőként két kategóriába sorolhatók: kristályhibák és felületi morfológiai hibák. A kristályhibák, beleértve a ponthibákat, csavardiszlokációkat, mikrotubulus-hibákat, élelmozdulásokat stb., többnyire SiC szubsztrátumok hibáiból származnak, és az epitaxiális rétegbe diffundálnak. A felszíni morfológiai hibák mikroszkóp segítségével szabad szemmel közvetlenül megfigyelhetők, és jellegzetes morfológiai jellemzőkkel rendelkeznek. A felületi morfológiai hibák főként a következők: karcolás, háromszög hiba, sárgarépa hiba, leesés és részecske, amint az a 4. ábrán látható. Az epitaxiális folyamat során idegen részecskék, hordozóhibák, felületi sérülések és az epitaxiális folyamat eltérései mind befolyásolhatják a helyi lépésáramlást. növekedési mód, ami felületi morfológiai hibákat eredményez.
1. táblázat: Gyakori mátrixhibák és felületi morfológiai hibák kialakulásának okai SiC epitaxiális rétegekben
Ponthibák
A ponthibákat egyetlen rácsponton vagy több rácsponton lévő ürességek vagy hézagok alkotják, és nincs térbeli kiterjedésük. Ponthibák minden gyártási folyamatban előfordulhatnak, különösen az ionbeültetésnél. Ezek azonban nehezen észlelhetők, és a ponthibák átalakulása és az egyéb hibák közötti kapcsolat is meglehetősen összetett.
Mikrocsövek (MP)
A mikrocsövek üreges csavaros diszlokációk, amelyek a növekedési tengely mentén terjednek, <0001> Burgers vektorral. A mikrocsövek átmérője a mikron töredékétől a több tíz mikronig terjed. A mikrocsövek nagy, gödörszerű felületi vonásokat mutatnak a SiC lapkák felületén. A mikrocsövek sűrűsége általában körülbelül 0,1-1 cm-2, és a kereskedelmi ostyagyártás minőségének ellenőrzése során tovább csökken.
Csavaros diszlokációk (TSD) és élelmozdulások (TED)
A SiC-ben lévő diszlokációk jelentik az eszköz leromlásának és meghibásodásának fő forrását. Mind a csavaros diszlokációk (TSD), mind az éldiszlokációk (TED) a növekedési tengely mentén futnak, a Burgers vektorok <0001> és 1/3<11–20>.
Mind a csavaros diszlokációk (TSD), mind az éldiszlokációk (TED) a szubsztrátumtól az ostya felületéig terjedhetnek, és kis gödörszerű felületi jellemzőket hozhatnak (4b. ábra). Az élelmozdulások sűrűsége jellemzően körülbelül 10-szerese a csavaros diszlokációkénak. A megnyúlt csavardiszlokációk, azaz a szubsztrátumtól az epirétegig terjedő, más hibákká is átalakulhatnak, és a növekedési tengely mentén továbbterjedhetnek. AlattSiC epitaxiálisnövekedés esetén a csavaros diszlokációk halmozási hibákká (SF) vagy répahibákká alakulnak, míg az epitaxiális növekedés során az epitaxiális növekedés során a szubsztrátról örökölt alapsík-diszlokációkból (BPD-k) alakulnak át az epilayerek széli diszlokációi.
Alap síkbeli diszlokáció (BPD)
A SiC alapsíkon található, 1/3 <11–20> Burgers vektorral. A BPD-k ritkán jelennek meg a SiC lapkák felületén. Általában 1500 cm-2 sűrűséggel koncentrálódnak az aljzatra, míg az epirétegben sűrűségük csak körülbelül 10 cm-2. A BPD-k fotolumineszcenciával (PL) történő detektálása lineáris jellemzőket mutat, amint az a 4c. ábrán látható. AlattSiC epitaxiálisnövekedés, a kiterjesztett BPD-k halmozási hibákká (SF) vagy élelmozdulásokká (TED) alakulhatnak át.
Halmozási hibák (SF)
Hibák a SiC alapsík halmozási sorrendjében. A halmozási hibák megjelenhetnek az epitaxiális rétegben azáltal, hogy öröklődnek a szubsztrátban lévő SF-ek, vagy összefügghetnek a bazális síkbeli diszlokációk (BPD) és a menetes csavaros diszlokációk (TSD-k) kiterjesztésével és átalakulásával. Általában az SF-ek sűrűsége kisebb, mint 1 cm-2, és háromszög alakúak, ha PL-vel detektálják, amint az a 4e. ábrán látható. A SiC-ben azonban különféle típusú halmozási hibák keletkezhetnek, mint például Shockley és Frank típusú, mivel a síkok közötti csekély halmozási energiazavar is jelentős szabálytalansághoz vezethet a halmozási sorrendben.
Bukás
A leesési hiba elsősorban a növekedési folyamat során a reakciókamra felső és oldalfalán bekövetkező részecskecseppekből adódik, amely a reakciókamra grafit fogyóeszközök időszakos karbantartási folyamatának optimalizálásával optimalizálható.
Háromszög alakú hiba
Ez egy 3C-SiC politípusú zárvány, amely a SiC epilayer felületére terjed ki az alapsík iránya mentén, amint az a 4g ábrán látható. Előfordulhat, hogy az epitaxiális növekedés során a SiC epilayer felületére eső részecskék leesnek. A részecskék beágyazódnak az epirétegbe, és megzavarják a növekedési folyamatot, ami 3C-SiC politípusú zárványokat eredményez, amelyek éles szögű, háromszög alakú felületi jellemzőket mutatnak, és a részecskék a háromszög régió csúcsaiban helyezkednek el. Számos tanulmány a politípus zárványok eredetét a felületi karcolásoknak, mikrocsöveknek és a növekedési folyamat helytelen paramétereinek tulajdonította.
Sárgarépa hiba
A sárgarépa defektus a TSD és SF alapkristálysíkon található két végű halmozási hiba komplexum, amelyet Frank-típusú diszlokáció zár le, és a sárgarépa defektus mérete a prizmatikus halmozási hibához kapcsolódik. Ezen jellemzők kombinációja alkotja a sárgarépa-defektus felszíni morfológiáját, amely 1 cm-2-nél kisebb sűrűségű sárgarépa alaknak tűnik, amint az a 4f. ábrán látható. A sárgarépa hibák könnyen kialakulhatnak polírozási karcolásoknál, TSD-knél vagy hordozóhibáknál.
Karcolások
A karcolások a SiC lapkák felületén a gyártási folyamat során keletkező mechanikai sérülések, amint az a 4h ábrán látható. A SiC hordozón lévő karcolások megzavarhatják az epiréteg növekedését, nagy sűrűségű diszlokációk sorát idézhetik elő az epirétegen belül, vagy a karcolások a sárgarépa-hibák kialakulásának alapjául szolgálhatnak. Ezért kritikus fontosságú a SiC lapkák megfelelő polírozása, mivel ezek a karcolások jelentős hatással lehetnek az eszköz teljesítményére, amikor megjelennek az eszköz aktív területén.
Egyéb felületi morfológiai hibák
A lépcsős csomósodás a SiC epitaxiális növekedési folyamat során kialakuló felületi hiba, amely tompa háromszögeket vagy trapéz alakú vonásokat hoz létre a SiC epiréteg felületén. Számos egyéb felületi hiba is előfordul, mint például a felületi gödrök, dudorok és foltok. Ezeket a hibákat általában az optimalizálatlan növekedési folyamatok és a polírozási sérülések hiányos eltávolítása okozzák, ami hátrányosan befolyásolja a készülék teljesítményét.
Feladás időpontja: 2024-05-05