Pagrindinė augimo technologijaSiC epitaksinisMedžiagos, visų pirma, yra defektų kontrolės technologija, ypač defektų kontrolės technologija, kuri yra linkusi į prietaiso gedimus arba pablogėja patikimumas. Substrato defektų, besitęsiančių į epitaksinį sluoksnį epitaksinio augimo proceso metu, mechanizmo, defektų perdavimo ir transformacijos dėsnių tarp substrato ir epitaksinio sluoksnio sąsajoje bei defektų branduolio susidarymo mechanizmo tyrimas yra pagrindas išsiaiškinti koreliaciją tarp substrato defektai ir epitaksiniai struktūriniai defektai, kurie gali veiksmingai vadovauti substrato atrankai ir epitaksinio proceso optimizavimui.
Defektai išSilicio karbido epitaksiniai sluoksniaidaugiausia skirstomi į dvi kategorijas: kristalų defektus ir paviršiaus morfologijos defektus. Kristalų defektai, įskaitant taškinius defektus, varžtų išnirimus, mikrovamzdelių defektus, briaunų išnirimus ir kt., dažniausiai atsiranda dėl SiC substratų defektų ir pasklinda į epitaksinį sluoksnį. Paviršiaus morfologijos defektai gali būti tiesiogiai stebimi plika akimi naudojant mikroskopą ir turi būdingų morfologinių savybių. Paviršiaus morfologiniai defektai daugiausia apima: įbrėžimą, trikampį defektą, morkos defektą, kritimą ir dalelę, kaip parodyta 4 paveiksle. Epitaksinio proceso metu pašalinės dalelės, substrato defektai, paviršiaus pažeidimai ir epitaksinio proceso nukrypimai gali paveikti vietinį žingsnių srautą. augimo režimas, dėl kurio atsiranda paviršiaus morfologijos defektų.
1 lentelė. Įprastų matricos defektų ir paviršiaus morfologijos defektų susidarymo priežastys SiC epitaksiniuose sluoksniuose
Taškų defektai
Taškinius defektus sudaro laisvos vietos arba tarpai viename gardelės taške arba keliuose gardelės taškuose ir jie neturi erdvinio išplėtimo. Taškiniai defektai gali atsirasti kiekviename gamybos procese, ypač jonų implantacijos metu. Tačiau juos sunku aptikti, o ryšys tarp taškinių defektų transformacijos ir kitų defektų taip pat yra gana sudėtingas.
Mikrovamzdžiai (MP)
Mikrovamzdeliai yra tuščiaviduriai sraigtiniai išnirimai, kurie plinta išilgai augimo ašies su Burgers vektoriumi <0001>. Mikrovamzdelių skersmuo svyruoja nuo mikrono dalies iki dešimčių mikronų. Mikrovamzdeliai SiC plokštelių paviršiuje rodo dideles į duobutę panašias paviršiaus savybes. Paprastai mikrovamzdelių tankis yra apie 0,1–1 cm-2 ir toliau mažėja vykdant komercinės plokštelių gamybos kokybės stebėjimą.
Sraigtiniai išnirimai (TSD) ir briaunų išnirimai (TED)
SiC dislokacijos yra pagrindinis įrenginio gedimo ir gedimo šaltinis. Tiek varžtų dislokacijos (TSD), tiek krašto išnirimai (TED) eina išilgai augimo ašies, o Burgers vektoriai yra atitinkamai <0001> ir 1/3 <11–20>.
Tiek varžtų išnirimai (TSD), tiek briaunų išnirimai (TED) gali tęstis nuo pagrindo iki plokštelės paviršiaus ir turėti mažas į duobutę panašias paviršiaus savybes (4b pav.). Paprastai briaunų išnirimų tankis yra apie 10 kartų didesnis nei varžtų. Išsiplėtusios sraigtinės dislokacijos, tai yra, besitęsiančios nuo pagrindo iki episluoksnio, taip pat gali transformuotis į kitus defektus ir plisti išilgai augimo ašies. PerSiC epitaksinisaugimą, varžtų išnirimai paverčiami sukrovimo defektais (SF) arba morkų defektais, o kraštų išnirimai episluoksniuose paverčiami iš bazinės plokštumos dislokacijų (BPD), paveldėtų iš substrato epitaksinio augimo metu.
Pagrindinė plokštumos dislokacija (BPD)
Įsikūręs SiC bazinėje plokštumoje, o Burgers vektorius yra 1/3 <11–20>. BPD retai atsiranda ant SiC plokštelių paviršiaus. Paprastai jie yra sutelkti ant pagrindo, kurio tankis yra 1500 cm-2, o jų tankis episluoksnyje yra tik apie 10 cm-2. BPD aptikimas naudojant fotoliuminescenciją (PL) rodo linijines savybes, kaip parodyta 4c paveiksle. PerSiC epitaksinisaugimas, išplėstiniai BPD gali būti paversti krovimo defektais (SF) arba krašto išnirimais (TED).
Krovimo gedimai (SF)
SiC bazinės plokštumos krovimo sekos defektai. Sukrovimo defektai gali atsirasti epitaksiniame sluoksnyje, paveldėdami substrate esančius SF, arba būti susiję su bazinės plokštumos dislokacijų (BPD) ir srieginių varžtų išnirimų (TSD) išplėtimu ir transformacija. Paprastai SF tankis yra mažesnis nei 1 cm-2, ir jie turi trikampį požymį, kai aptinkami naudojant PL, kaip parodyta 4e paveiksle. Tačiau SiC gali susidaryti įvairių tipų krovimo gedimai, tokie kaip Shockley ir Frank tipo, nes net ir nedidelis krovimo energijos sutrikimas tarp plokštumų gali sukelti didelį krovimo sekos netolygumą.
Nuosmukis
Kritimo defektas daugiausia atsiranda dėl dalelių kritimo ant viršutinės ir šoninės reakcijos kameros sienelių augimo proceso metu, o tai galima optimizuoti optimizuojant periodinės reakcijos kameros grafito eksploatacinių medžiagų priežiūros procesą.
Trikampis defektas
Tai yra 3C-SiC politipo intarpas, kuris tęsiasi iki SiC episluoksnio paviršiaus išilgai bazinės plokštumos, kaip parodyta 4g paveiksle. Jį gali susidaryti krintančios dalelės ant SiC episluoksnio paviršiaus epitaksinio augimo metu. Dalelės yra įterptos į episluoksnį ir trukdo augimo procesui, todėl susidaro 3C-SiC politipo intarpai, kuriuose yra aštrių kampų trikampio paviršiaus ypatybės, o dalelės yra trikampio regiono viršūnėse. Daugelyje tyrimų politipinių intarpų kilmė taip pat buvo siejama su paviršiaus įbrėžimais, mikrovamzdžiais ir netinkamais augimo proceso parametrais.
Morkos defektas
Morkos defektas – tai sukrovimo gedimų kompleksas, kurio du galai išsidėstę ties TSD ir SF bazinių kristalų plokštumose, baigiasi Franko tipo dislokacija, o morkos defekto dydis yra susijęs su prizminiu krovimo gedimu. Šių savybių derinys sudaro morkos defekto paviršiaus morfologiją, kuri atrodo kaip morkos forma, kurios tankis mažesnis nei 1 cm-2, kaip parodyta 4f paveiksle. Morkų defektai lengvai susidaro esant poliravimo įbrėžimams, TSD ar substrato defektams.
Įbrėžimai
Įbrėžimai yra mechaniniai SiC plokštelių paviršiaus pažeidimai, susidarę gamybos proceso metu, kaip parodyta 4h pav. SiC pagrindo įbrėžimai gali trukdyti episluoksniui augti, susidaryti didelio tankio išnirimų episluoksnyje arba įbrėžimai gali tapti morkų defektų formavimosi pagrindu. Todėl labai svarbu tinkamai poliruoti SiC plokšteles, nes šie įbrėžimai gali turėti didelės įtakos įrenginio veikimui, kai atsiranda aktyvioje įrenginio srityje.
Kiti paviršiaus morfologijos defektai
Žingsnis yra paviršiaus defektas, susidarantis SiC epitaksinio augimo proceso metu, dėl kurio SiC epitaksinio sluoksnio paviršiuje susidaro buki trikampiai arba trapecijos formos. Yra daug kitų paviršiaus defektų, tokių kaip paviršiaus duobės, nelygumai ir dėmės. Šie defektai dažniausiai atsiranda dėl neoptimizuotų augimo procesų ir nepilno poliravimo pažeidimų pašalinimo, o tai neigiamai veikia įrenginio veikimą.
Paskelbimo laikas: 2024-05-05