Teknologi inti kanggo wutah sakaSiC epitaxialmateri pisanan teknologi kontrol cacat, utamané kanggo teknologi kontrol cacat sing rentan kanggo Gagal piranti utawa degradasi linuwih. Sinau babagan mekanisme cacat substrat sing nyebar menyang lapisan epitaxial sajrone proses pertumbuhan epitaxial, hukum transfer lan transformasi cacat ing antarmuka antarane substrat lan lapisan epitaxial, lan mekanisme nukleasi cacat minangka basis kanggo njlentrehake korélasi antarane. cacat substrat lan cacat struktural epitaxial, kang bisa èfèktif nuntun screening substrat lan optimasi proses epitaxial.
Cacat sakalapisan epitaxial silikon karbidautamane dipérang dadi rong kategori: cacat kristal lan cacat morfologi permukaan. Cacat kristal, kalebu cacat titik, dislokasi sekrup, cacat microtubule, dislokasi pinggiran, lan liya-liyane, biasane asale saka cacat ing substrat SiC lan nyebar menyang lapisan epitaxial. Cacat morfologi permukaan bisa langsung diamati kanthi mripat langsung nggunakake mikroskop lan nduweni ciri morfologi sing khas. Cacat morfologi lumahing utamane kalebu: Scratch, Cacat Triangular, Cacat Wortel, Downfall, lan Partikel, kaya sing ditampilake ing Gambar 4. Sajrone proses epitaxial, partikel asing, cacat substrat, karusakan permukaan, lan penyimpangan proses epitaxial kabeh bisa mengaruhi aliran langkah lokal. mode wutah, nyebabake cacat morfologi permukaan.
Tabel 1. Panyebab pembentukan cacat matriks umum lan cacat morfologi permukaan ing lapisan epitaxial SiC
Cacat titik
Cacat titik dibentuk kanthi lowongan utawa kesenjangan ing siji titik kisi utawa sawetara titik kisi, lan ora ana ekstensi spasial. Cacat titik bisa kedadeyan ing saben proses produksi, utamane ing implantasi ion. Nanging, angel dideteksi, lan hubungane antara transformasi cacat titik lan cacat liyane uga cukup rumit.
Mikropipe (MP)
Micropipes minangka dislokasi sekrup kothong sing nyebar ing sadawane sumbu pertumbuhan, kanthi vektor Burger <0001>. Dhiameter microtubes kisaran saka pecahan saka micron kanggo puluhan micron. Microtubes nuduhake fitur lumahing pit-kaya gedhe ing lumahing wafer SiC. Biasane, Kapadhetan microtubes kira-kira 0.1 ~ 1cm-2 lan terus nyuda ing produksi wafer komersial ngawasi kualitas.
Dislokasi sekrup (TSD) lan dislokasi pinggiran (TED)
Dislokasi ing SiC minangka sumber utama degradasi lan kegagalan piranti. Loro-lorone dislokasi sekrup (TSD) lan dislokasi pinggiran (TED) mlaku ing sadawane sumbu pertumbuhan, kanthi vektor Burgers <0001> lan 1/3<11-20>, masing-masing.
Loro-lorone screw dislocations (TSD) lan pinggiran dislocations (TED) bisa ngluwihi saka substrat kanggo lumahing wafer lan nggawa fitur lumahing pit-kaya cilik (Figure 4b). Biasane, Kapadhetan dislokasi pinggiran kira-kira 10 kaping dislokasi sekrup. Dislokasi sekrup sing diperluas, yaiku, saka substrat menyang epilayer, bisa uga dadi cacat liyane lan nyebar ing sumbu wutah. sakSiC epitaxialwutah, dislocations meneng diowahi dadi faults tumpukan (SF) utawa cacat wortel, nalika dislocations pinggiran ing epilayers ditampilake diowahi saka dislocations bidang basal (BPDs) dipun warisaken saka landasan sak wutah epitaxial.
Basic Plane Dislocation (BPD)
Dumunung ing bidang basal SiC, kanthi vektor Burgers 1/3 <11–20>. BPD arang katon ing permukaan wafer SiC. Biasane dikonsentrasi ing substrat kanthi kapadhetan 1500 cm-2, dene kapadhetan ing epilayer mung udakara 10 cm-2. Deteksi BPD nggunakake photoluminescence (PL) nuduhake fitur linear, minangka ditampilake ing Gambar 4c. sakSiC epitaxialwutah, BPDs lengkap bisa diowahi dadi tumpukan bentet (SF) utawa pinggiran dislocations (TED).
Kesalahan tumpukan (SFs)
Cacat ing urutan tumpukan saka bidang basal SiC. Kesalahan tumpukan bisa katon ing lapisan epitaxial kanthi warisan SF ing substrat, utawa ana hubungane karo ekstensi lan transformasi dislokasi bidang basal (BPD) lan dislokasi skru ulir (TSD). Umumé, Kapadhetan SFs kurang saka 1 cm-2, lan padha nuduhake fitur segi telu nalika dideteksi nggunakake PL, minangka ditampilake ing Figure 4e. Nanging, macem-macem jinis kesalahan tumpukan bisa dibentuk ing SiC, kayata jinis Shockley lan jinis Frank, amarga sanajan sawetara gangguan energi tumpukan ing antarane pesawat bisa nyebabake irregularity sing cukup gedhe ing urutan tumpukan.
Ambruk
Cacat ambruk utamané asalé saka gulung partikel ing tembok ndhuwur lan sisih kamar reaksi sak proses wutah, kang bisa optimized dening ngoptimalake proses pangopènan mesti saka consumables grafit kamar reaksi.
Cacat segi telu
Iku kalebu polytype 3C-SiC sing ngluwihi lumahing epilayer SiC ing arah bidang basal, minangka ditampilake ing Figure 4g. Bisa uga diasilake dening partikel sing tiba ing permukaan epilayer SiC sajrone wutah epitaxial. Partikel kasebut ditempelake ing epilayer lan ngganggu proses pertumbuhan, nyebabake inklusi politipe 3C-SiC, sing nuduhake fitur permukaan segitiga kanthi sudut sing cetha karo partikel sing ana ing simpul wilayah segitiga. Akeh panaliten uga nyatakake asal-usul inklusi polytype kanggo goresan permukaan, mikropipe, lan paramèter sing ora bener saka proses pertumbuhan.
Cacat wortel
Cacat wortel minangka kompleks fault tumpukan kanthi rong ujung sing ana ing bidang kristal basal TSD lan SF, diakhiri kanthi dislokasi jinis Frank, lan ukuran cacat wortel ana hubungane karo kesalahan tumpukan prismatik. Kombinasi fitur kasebut mbentuk morfologi permukaan cacat wortel, sing katon kaya bentuk wortel kanthi kapadhetan kurang saka 1 cm-2, kaya sing ditampilake ing Gambar 4f. Cacat wortel gampang dibentuk ing goresan polishing, TSD, utawa cacat substrat.
Goresan
Goresan minangka karusakan mekanik ing permukaan wafer SiC sing dibentuk sajrone proses produksi, kaya sing ditampilake ing Gambar 4h. Goresan ing substrat SiC bisa ngganggu wutah saka epilayer, ngasilake deretan dislokasi densitas dhuwur ing epilayer, utawa goresan bisa dadi basis kanggo pembentukan cacat wortel. Mula, penting banget kanggo polishing wafer SiC kanthi bener amarga goresan kasebut bisa duwe pengaruh sing signifikan marang kinerja piranti nalika katon ing area aktif piranti kasebut.
Cacat morfologi permukaan liyane
Langkah bunching minangka cacat lumahing sing dibentuk sajrone proses pertumbuhan epitaxial SiC, sing ngasilake segitiga tumpul utawa fitur trapezoid ing permukaan epilayer SiC. Ana akeh cacat lumahing liyane, kayata bolongan permukaan, bumps lan noda. Cacat iki biasane disebabake proses pertumbuhan sing ora dioptimalake lan mbusak karusakan polishing sing ora lengkap, sing nyebabake kinerja piranti.
Wektu kirim: Jun-05-2024