Основната технологија за раст наSiC епитаксијаленматеријалите е најпрво технологија за контрола на дефекти, особено за технологија за контрола на дефекти што е склона кон дефект на уредот или деградација на доверливоста. Студијата на механизмот на дефекти на подлогата што се протегаат во епитаксијалниот слој за време на процесот на епитаксијален раст, законите за пренос и трансформација на дефектите на интерфејсот помеѓу подлогата и епитаксијалниот слој и механизмот за нуклеација на дефектите се основа за разјаснување на корелацијата помеѓу дефекти на подлогата и епитаксијални структурни дефекти, кои можат ефективно да го водат скринингот на подлогата и оптимизацијата на епитаксијалниот процес.
Дефектите насилициум карбид епитаксијални слоевиглавно се поделени во две категории: дефекти на кристалите и дефекти на морфологијата на површината. Дефектите на кристалите, вклучително и точкести дефекти, дислокации на завртките, дефекти на микротубулите, дислокации на рабовите итн., најчесто потекнуваат од дефекти на подлогите на SiC и се дифузираат во епитаксијалниот слој. Морфолошките дефекти на површината може директно да се забележат со голо око со помош на микроскоп и имаат типични морфолошки карактеристики. Површинските морфолошки дефекти главно вклучуваат: гребење, триаголен дефект, дефект на морков, пад и честички, како што е прикажано на слика 4. За време на епитаксијалниот процес, туѓите честички, дефекти на подлогата, површинско оштетување и епитаксијални отстапувања на процесот може да влијаат на локалниот проток на чекорот режим на раст, што резултира со површински морфолошки дефекти.
Табела 1.Причини за формирање на заеднички матрични дефекти и површински морфолошки дефекти во епитаксијалните слоеви на SiC
Точка дефекти
Точките дефекти се формираат од празни места или празнини на една решеткаста точка или неколку точки на решетка и немаат просторно проширување. Точка дефекти може да се појават во секој производствен процес, особено при имплантација на јони. Сепак, тие се тешко да се детектираат, а односот помеѓу трансформацијата на точкасти дефекти и други дефекти е исто така доста сложен.
Микроцевки (MP)
Микроцевките се дислокации на шупливи завртки кои се шират по должината на оската на раст, со Бургер-вектор <0001>. Дијаметарот на микроцевките се движи од дел од микрон до десетици микрони. Микроцевките покажуваат големи површински карактеристики слични на јами на површината на наполитанките SiC. Вообичаено, густината на микроцевките е околу 0,1 ~ 1 cm-2 и продолжува да се намалува во комерцијалниот мониторинг на квалитетот на производството на нафора.
Дислокации на завртки (TSD) и дислокации на рабовите (TED)
Дислокациите во SiC се главниот извор на деградација и дефект на уредот. И дислокациите на завртките (TSD) и дислокациите на рабовите (TED) се движат по оската на раст, со Бургерови вектори од <0001> и 1/3<11–20>, соодветно.
И дислокациите на завртките (TSD) и дислокациите на рабовите (TED) може да се протегаат од подлогата до површината на обландата и да донесат мали површински карактеристики слични на јама (Слика 4б). Типично, густината на дислокациите на рабовите е околу 10 пати поголема од дислокациите на завртките. Проширените дислокации на завртките, односно кои се протегаат од подлогата до епислојот, исто така може да се трансформираат во други дефекти и да се пропагираат по оската на раст. За време наSiC епитаксијаленрастот, дислокациите на завртките се претвораат во дефекти на натрупување (SF) или дефекти на морков, додека дислокациите на рабовите во епислоите се прикажани како конвертирани од дислокации на базалната рамнина (BPDs) наследени од подлогата за време на епитаксијалниот раст.
Основна дислокација на рамнина (БПД)
Се наоѓа на базалната рамнина на SiC, со Бургер-вектор од 1/3 <11–20>. BPDs ретко се појавуваат на површината на SiC обландите. Најчесто се концентрирани на подлогата со густина од 1500 cm-2, додека нивната густина во епислојот е само околу 10 cm-2. Откривањето на BPD со помош на фотолуминисценција (PL) покажува линеарни карактеристики, како што е прикажано на Слика 4в. За време наSiC епитаксијаленраст, проширените BPD може да се претворат во дефекти на натрупување (SF) или дислокации на рабовите (TED).
Дефекти на редење (SF)
Дефекти во низата на редење на базалната рамнина на SiC. Грешките на натрупување може да се појават во епитаксијалниот слој со наследување на SF во подлогата или да бидат поврзани со проширувањето и трансформацијата на дислокациите на базалната рамнина (BPDs) и дислокациите на завртките со навој (TSDs). Општо земено, густината на SF е помала од 1 cm-2, и тие покажуваат триаголна карактеристика кога се детектираат со помош на PL, како што е прикажано на Слика 4д. Меѓутоа, во SiC може да се формираат различни типови на дефекти на редење, како што се типот Шокли и типот Френк, бидејќи дури и мала количина на нарушување на енергијата на натрупување помеѓу авионите може да доведе до значителна неправилност во низата на натрупување.
Падот
Дефектот на паѓање главно потекнува од падот на честичките на горните и страничните ѕидови на комората за реакција за време на процесот на раст, што може да се оптимизира со оптимизирање на процесот на периодично одржување на потрошен материјал од графит во реакционата комора.
Триаголен дефект
Тоа е 3C-SiC политип инклузија која се протега до површината на епислојот SiC долж насоката на базалната рамнина, како што е прикажано на Слика 4г. Може да се генерира од честичките кои паѓаат на површината на SiC епислојот за време на епитаксиалниот раст. Честичките се вградени во епислојот и го попречуваат процесот на раст, што резултира со 3C-SiC политипски подмножества, кои покажуваат триаголни површински карактеристики со остар агол со честичките лоцирани на темињата на триаголниот регион. Многу студии исто така го припишуваат потеклото на политипските подмножества на површинските гребнатини, микроцевките и несоодветните параметри на процесот на растење.
Дефект на морков
Дефектот на морковот е комплекс на расед на редење со два краја лоцирани на базалните кристални рамнини TSD и SF, прекинати со дислокација од типот на Франк, а големината на дефектот на морковот е поврзана со раседот на призматично редење. Комбинацијата на овие карактеристики ја формира површинската морфологија на дефектот на морковот, кој изгледа како форма на морков со густина помала од 1 cm-2, како што е прикажано на слика 4f. Дефектите од морков лесно се формираат при полирање гребнатини, TSD или дефекти на подлогата.
Гребнатини
Гребнатините се механички оштетувања на површината на наполитанките SiC формирани за време на процесот на производство, како што е прикажано на слика 4h. Гребнатините на подлогата на SiC може да го попречат растот на епислојот, да предизвикаат низа дислокации со висока густина во рамките на епислојот или гребаниците може да станат основа за формирање на дефекти од морков. Затоа, важно е правилно да се полираат наполитанките SiC бидејќи овие гребнатини може да имаат значително влијание врз перформансите на уредот кога ќе се појават во активната област на уредот.
Други површински морфолошки дефекти
Степеното собирање е површински дефект формиран за време на процесот на епитаксијален раст на SiC, кој создава тапи триаголници или трапезоидни карактеристики на површината на епислојот SiC. Има многу други површински дефекти, како што се површински јами, испакнатини и дамки. Овие дефекти обично се предизвикани од неоптимизирани процеси на раст и нецелосно отстранување на оштетувањата од полирање, што негативно влијае на перформансите на уредот.
Време на објавување: Јуни-05-2024 година