De Kär Technologie fir de Wuesstem vunSiC epitaxialMaterialien ass éischtens Defekt Kontroll Technologie, besonnesch fir Defekt Kontroll Technologie déi ufälleg ass fir Apparatausfall oder Zouverlässegkeet Degradatioun. D'Studie vum Mechanismus vu Substratfehler, déi sech an d'Epitaxialschicht während dem epitaxiale Wuesstumsprozess verlängeren, d'Transfer- an Transformatiounsgesetzer vu Mängel op der Interface tëscht dem Substrat an der Epitaxialschicht, an den Nukleatiounsmechanismus vu Mängel sinn d'Basis fir d'Korrelatioun tëscht ze klären. Substratfehler an epitaxial strukturell Mängel, déi effektiv Substratscreening an epitaxial Prozess guidéieren kënnen Optimisatioun.
D'Mängel vunSiliciumcarbid epitaxial Schichtenginn haaptsächlech an zwou Kategorien opgedeelt: Kristalldefekter an Uewerflächemorphologiedefekter. Kristalldefekte, dorënner Punktdefekte, Schraube-Dislokatiounen, Mikrotubule-Defekte, Rand-Dislokatiounen, etc., stamen meeschtens aus Mängel op SiC-Substraten a diffusen an d'Epitaxialschicht. Surface Morphologie Mängel kënnen direkt mat bloussem A mat engem Mikroskop observéiert ginn an hunn typesch morphologesch Charakteristiken. Surface Morphology Defekter enthalen haaptsächlech: Scratch, Dräieck Defekt, Carrot Defekt, Downfall a Partikel, wéi an der Figur 4. Wärend dem Epitaxialprozess kënnen auslännesch Partikelen, Substratdefekter, Uewerflächeschued an Epitaxialprozessabweichungen all de lokale Schrëttfloss beaflossen. Wuesstumsmodus, wat zu Uewerflächemorphologiefehler resultéiert.
Table 1. Ursaachen fir d'Bildung vu gemeinsame Matrixdefekter an Uewerflächemorphologie Mängel an SiC epitaxial Schichten
Punkt Mängel
Punktdefekte ginn duerch Vakanzen oder Lücken op engem eenzege Gitterpunkt oder e puer Gitterpunkte geformt, a si hu keng raimlech Ausdehnung. Punktdefekte kënnen an all Produktiounsprozess optrieden, besonnesch bei der Ionimplantatioun. Wéi och ëmmer, si si schwéier z'entdecken, an d'Relatioun tëscht der Transformatioun vu Punktdefekter an aner Mängel ass och zimlech komplex.
Mikropipes (MP)
Mikropipes sinn huel Schrauwen Dislokatiounen déi sech laanscht d'Wuessachs propagéieren, mat engem Burgers Vektor <0001>. Den Duerchmiesser vu Mikrotubes variéiert vun enger Fraktioun vun engem Mikron bis Zénger vu Mikron. Mikrotubes weisen grouss pitähnlech Uewerflächefeatures op der Uewerfläch vu SiC Wafers. Typesch ass d'Dicht vu Mikrotubes ongeféier 0,1 ~ 1cm-2 a geet weider a kommerziell Wafer Produktiounsqualitéit Iwwerwaachung erof.
Screw Dislocations (TSD) and edge dislocations (TED)
Dislokatiounen am SiC sinn d'Haaptquell vun der Degradatioun an dem Ausfall vum Apparat. Béid Schraube-Dislokatiounen (TSD) a Kante-Dislokatiounen (TED) lafen laanscht d'Wuessachs, mat Burgers-Vektoren vun <0001> respektiv 1/3 <11-20>.
Béid Schraube-Dislokatiounen (TSD) a Kante-Dislokatiounen (TED) kënne vum Substrat op d'Waferoberfläche verlängeren a kleng pitähnlech Uewerflächefeatures bréngen (Figur 4b). Typesch ass d'Dicht vun de Kante-Dislokatiounen ongeféier 10 Mol déi vu Schraube-Dislokatiounen. Verlängert Schraube-Dislokatiounen, dat heescht, aus dem Substrat op d'Epilier verlängeren, kënnen och an aner Mängel transforméieren a sech laanscht d'Wuessachs propagéieren. WährendSiC epitaxialWuesstem, Schraube-Dislokatiounen ginn an d'Stackfehler (SF) oder Karrottdefekter ëmgewandelt, während Kante-Dislokatiounen an Epilayer gewise ginn aus Basalplane-Dislokatiounen (BPDs), déi aus dem Substrat während dem epitaxiale Wuesstum ierflecher sinn.
Basic Plane Dislocation (BPD)
Läit op der SiC Basalfläch, mat engem Burger Vektor vun 1/3 <11–20>. BPDs erschéngen selten op der Uewerfläch vu SiC Wafere. Si sinn normalerweis op de Substrat mat enger Dicht vun 1500 cm-2 konzentréiert, während hir Dicht an der Epilayer nëmmen ongeféier 10 cm-2 ass. Detektioun vu BPDs mat Photolumineszenz (PL) weist linear Features, wéi an der Figur 4c gewisen. WährendSiC epitaxialWuesstem, verlängert BPDs kënnen a Stackfehler (SF) oder Randdislokatiounen (TED) ëmgewandelt ginn.
Stacking Feeler (SFs)
Mängel an der Stacksequenz vum SiC Basalplan. Stacking Feeler kënnen an der epitaxialer Schicht optrieden andeems se SFs am Substrat ierwen, oder mat der Verlängerung an der Transformatioun vu Basalplane Dislokatiounen (BPDs) a Threading Schraube Dislokatiounen (TSDs) verbonne sinn. Allgemeng ass d'Dicht vu SFs manner wéi 1 cm-2, a si weisen eng dräieckeg Feature wann se mat PL festgestallt ginn, wéi an der Figur 4e gewisen. Wéi och ëmmer, verschidden Aarte vu Stackfehler kënnen am SiC geformt ginn, sou wéi Shockley-Typ a Frank-Typ, well souguer eng kleng Quantitéit vun Stackingenergie Stéierungen tëscht Fligeren zu enger erheblecher Onregelméissegkeet an der Stacksequenz féieren.
Ënnergang
Den Ënnergangsdefekt staamt haaptsächlech aus dem Partikelfall op den Uewer- a Säitewänn vun der Reaktiounskammer während dem Wuesstumsprozess, wat optiméiert ka ginn duerch d'Optimisatioun vum periodesche Ënnerhaltprozess vun der Reaktiounskammer-Graphit-Verbrauchsmaterial.
Dräieckeg Defekt
Et ass eng 3C-SiC Polytyp Inklusioun déi sech op d'Uewerfläch vun der SiC Epilayer laanscht d'Basisfläch Richtung verlängert, wéi an der Figur 4g gewisen. Et kann generéiert ginn vun de falende Partikelen op der Uewerfläch vun der SiC Epilayer wärend dem epitaxiale Wuesstum. D'Partikel sinn an der Epilayer agebonnen a stéieren de Wuesstumsprozess, wat zu 3C-SiC Polytype-Inklusiounen resultéiert, déi scharfwénkeg dreieckeg Uewerflächemerkmale mat de Partikelen an de Wirbelen vun der dräieckeger Regioun weisen. Vill Studien hunn och d'Origine vu Polytype-Inklusiounen u Uewerflächkratzer, Mikropipen a falsch Parameter vum Wuesstumsprozess zougeschriwwen.
Karrott Defekt
E Karrottdefekt ass e Stackfehlerkomplex mat zwee Enden, déi um TSD a SF Basal Kristallflächen lokaliséiert sinn, ofgeschloss duerch eng Frank-Typ Dislokatioun, an d'Gréisst vum Karrottdefekt ass mat der prismatescher Stackfehler verbonnen. D'Kombinatioun vun dëse Fonctiounen bildt d'Uewerflächemorphologie vum Karrottdefekt, wat ausgesäit wéi eng Karrottform mat enger Dicht vu manner wéi 1 cm-2, wéi an der Figur 4f. Karrottfehler gi liicht bei Polierkratzer, TSDs oder Substratfehler geformt.
Kratzer
Kratzer si mechanesch Schueden op der Uewerfläch vu SiC Wafere geformt während dem Produktiounsprozess, wéi an der Figur 4h gewisen. Kratzer op de SiC-Substrat kënne mam Wuesstum vun der Epilayer stéieren, eng Rei vu High-Density-Dislokatiounen an der Epilayer produzéieren, oder Kratzer kënnen d'Basis fir d'Bildung vu Karrottfehler ginn. Dofir ass et kritesch fir SiC Wafere richteg ze poléieren, well dës Kratzer kënnen e wesentlechen Impakt op d'Performance vum Apparat hunn wann se am aktive Gebitt vum Apparat erscheinen.
Aner Uewerfläch Morphologie Mängel
Step Bunching ass en Uewerflächendefekt geformt wärend dem SiC epitaxialen Wuesstumsprozess, deen stompeg Dräieck oder trapezoidal Feature op der Uewerfläch vun der SiC Epilayer produzéiert. Et gi vill aner Uewerflächefehler, wéi Uewerflächepitzen, Bumpen a Flecken. Dës Mängel ginn normalerweis duerch onoptimiséiert Wuesstumsprozesser an onvollstänneg Entfernung vu Polierschued verursaacht, wat d'Performance vum Apparat negativ beaflosst.
Post Zäit: Jun-05-2024