It-teknoloġija ewlenija għat-tkabbir ta 'SiC epitassjalimaterjali hija l-ewwelnett teknoloġija tal-kontroll tad-difetti, speċjalment għat-teknoloġija tal-kontroll tad-difetti li hija suxxettibbli għal falliment tal-apparat jew degradazzjoni tal-affidabbiltà. L-istudju tal-mekkaniżmu tad-difetti tas-sottostrat li jestendu fis-saff epitassjali matul il-proċess tat-tkabbir epitassjali, il-liġijiet tat-trasferiment u t-trasformazzjoni tad-difetti fl-interface bejn is-saff tas-sottostrat u l-epitassjali, u l-mekkaniżmu ta 'nukleazzjoni tad-difetti huma l-bażi biex tiġi ċċarata l-korrelazzjoni bejn difetti tas-sottostrat u difetti strutturali epitassjali, li jistgħu jiggwidaw b'mod effettiv l-iskrinjar tas-sottostrat u l-ottimizzazzjoni tal-proċess epitassjali.
Id-difetti tasaffi epitassjali tal-karbur tas-silikonhuma prinċipalment maqsuma f'żewġ kategoriji: difetti tal-kristall u difetti tal-morfoloġija tal-wiċċ. Id-difetti tal-kristall, inklużi difetti fil-punt, dislokazzjonijiet bil-kamin, difetti tal-mikrotubuli, dislokazzjonijiet tat-tarf, eċċ., L-aktar joriġinaw minn difetti fuq sottostrati tas-SiC u jinfirxu fis-saff epitassjali. Id-difetti tal-morfoloġija tal-wiċċ jistgħu jiġu osservati direttament b'għajnejhom permezz ta' mikroskopju u għandhom karatteristiċi morfoloġiċi tipiċi. Id-difetti tal-morfoloġija tal-wiċċ jinkludu prinċipalment: Scratch, difett Trijangolari, difett tal-Znnarija, Downfall, u Partiċelli, kif muri fil-Figura 4. Matul il-proċess epitassjali, partiċelli barranin, difetti tas-substrat, ħsara fil-wiċċ, u devjazzjonijiet tal-proċess epitassjali kollha jistgħu jaffettwaw il-fluss tal-pass lokali mod ta 'tkabbir, li jirriżulta f'difetti fil-morfoloġija tal-wiċċ.
Tabella 1. Kawżi għall-formazzjoni ta’ difetti komuni tal-matriċi u difetti tal-morfoloġija tal-wiċċ fis-saffi epitassjali tas-SiC
Difetti fil-punt
Id-difetti tal-punt huma ffurmati minn postijiet vakanti jew vojt f'punt wieħed tal-kannizzata jew diversi punti tal-kannizzata, u m'għandhom l-ebda estensjoni spazjali. Difetti fil-punt jistgħu jseħħu f'kull proċess ta 'produzzjoni, speċjalment fl-impjantazzjoni tal-joni. Madankollu, huma diffiċli biex jinstabu, u r-relazzjoni bejn it-trasformazzjoni tad-difetti tal-punt u difetti oħra hija wkoll pjuttost kumplessa.
Mikropajpijiet (MP)
Mikropipes huma dislokazzjonijiet bil-kamin vojta li jinfirxu tul l-assi tat-tkabbir, b'vettur Burgers <0001>. Id-dijametru tal-mikrotubi jvarja minn frazzjoni ta 'mikron għal għexieren ta' mikron. Mikrotubi juru karatteristiċi tal-wiċċ kbar bħal fossa fuq il-wiċċ ta 'wejfers tas-SiC. Tipikament, id-densità tal-mikrotubi hija ta 'madwar 0.1 ~ 1cm-2 u tkompli tonqos fil-monitoraġġ tal-kwalità tal-produzzjoni tal-wejfers kummerċjali.
Dislokazzjonijiet tal-kamin (TSD) u dislokazzjonijiet tat-tarf (TED)
Id-dislokazzjonijiet fis-SiC huma s-sors ewlieni tad-degradazzjoni u l-falliment tal-apparat. Kemm id-dislokazzjonijiet bil-kamin (TSD) kif ukoll id-dislokazzjonijiet tat-tarf (TED) jimxu tul l-assi tat-tkabbir, b'vetturi Burgers ta '<0001> u 1/3 <11-20>, rispettivament.
Kemm id-dislokazzjonijiet bil-kamin (TSD) kif ukoll id-dislokazzjonijiet tat-tarf (TED) jistgħu jestendu mis-sottostrat sal-wiċċ tal-wejfer u jġibu karatteristiċi żgħar tal-wiċċ bħal fossa (Figura 4b). Tipikament, id-densità tad-dislokazzjonijiet tat-tarf hija madwar 10 darbiet dik tad-dislokazzjonijiet tal-kamin. Id-dislokazzjonijiet tal-kamin estiżi, jiġifieri, li jestendu mis-sottostrat sas-saff tal-epiljaturi, jistgħu wkoll jittrasformaw f'difetti oħra u jinfirxu tul l-assi tat-tkabbir. MatulSiC epitassjalitkabbir, dislokazzjonijiet bil-kamin huma kkonvertiti f'difetti ta 'stivar (SF) jew difetti ta' zunnarija, filwaqt li dislokazzjonijiet tat-tarf f'epilayers jintwerew li jiġu kkonvertiti minn dislokazzjonijiet tal-pjan bażali (BPDs) li ntirtu mis-sottostrat matul it-tkabbir epitassjali.
Dislokazzjoni tal-pjan bażiku (BPD)
Jinsabu fuq il-pjan bażali SiC, b'vettur Burgers ta' 1/3 <11–20>. BPDs rarament jidhru fuq il-wiċċ ta 'wejfers tas-SiC. Normalment huma kkonċentrati fuq is-sottostrat b'densità ta '1500 cm-2, filwaqt li d-densità tagħhom fl-epilayer hija biss madwar 10 cm-2. L-iskoperta ta 'BPDs bl-użu ta' fotoluminixxenza (PL) turi karatteristiċi lineari, kif muri fil-Figura 4c. MatulSiC epitassjalitkabbir, BPDs estiżi jistgħu jiġu kkonvertiti fi stacking faults (SF) jew dislokazzjonijiet tat-tarf (TED).
Ħsarat fl-istivar (SFs)
Difetti fis-sekwenza tal-istivar tal-pjan bażali SiC. Ħsarat ta 'stivar jistgħu jidhru fis-saff epitassjali billi jirtu SFs fis-sottostrat, jew ikunu relatati mal-estensjoni u t-trasformazzjoni ta' dislokazzjonijiet tal-pjan bażali (BPDs) u dislokazzjonijiet tal-kamin tal-kamin (TSDs). Ġeneralment, id-densità ta 'SFs hija inqas minn 1 cm-2, u juru karatteristika trijangolari meta jinstabu bl-użu ta' PL, kif muri fil-Figura 4e. Madankollu, diversi tipi ta 'difetti ta' stivar jistgħu jiġu ffurmati f'SiC, bħat-tip Shockley u t-tip Frank, minħabba li anke ammont żgħir ta 'disturb ta' enerġija ta 'stivar bejn pjani jista' jwassal għal irregolarità konsiderevoli fis-sekwenza ta 'stivar.
Tnaqqis
Id-difett downfall joriġina prinċipalment mill-waqgħa tal-partiċelli fuq il-ħitan ta 'fuq u tal-ġenb tal-kamra tar-reazzjoni matul il-proċess tat-tkabbir, li jista' jiġi ottimizzat billi jiġi ottimizzat il-proċess ta 'manutenzjoni perjodika tal-konsumabbli tal-grafita tal-kamra tar-reazzjoni.
Difett trijangolari
Hija inklużjoni ta 'politip 3C-SiC li testendi sal-wiċċ tas-saff tal-epil SiC tul id-direzzjoni tal-pjan bażali, kif muri fil-Figura 4g. Jista 'jiġi ġġenerat mill-partiċelli li jaqgħu fuq il-wiċċ tas-saff tal-epilatur SiC waqt it-tkabbir epitassjali. Il-partiċelli huma inkorporati fl-epilayer u jinterferixxu mal-proċess tat-tkabbir, li jirriżultaw f'inklużjonijiet politip 3C-SiC, li juru karatteristiċi tal-wiċċ trijangolari angolati li jaqtgħu bil-partiċelli li jinsabu fil-vertiċi tar-reġjun trijangolari. Bosta studji attribwixxu wkoll l-oriġini tal-inklużjonijiet tal-politipi għal grif tal-wiċċ, mikropajpijiet, u parametri mhux xierqa tal-proċess tat-tkabbir.
Difett tal-karrotta
Difett tal-karrotta huwa kumpless ta 'ħsara fl-istivar b'żewġt itruf li jinsabu fil-pjani tal-kristall bażali TSD u SF, mitmum b'dislokazzjoni tat-tip Frank, u d-daqs tad-difett tal-karrotta huwa relatat mal-ħsara tal-istivar priżmatika. Il-kombinazzjoni ta 'dawn il-karatteristiċi tifforma l-morfoloġija tal-wiċċ tad-difett tal-karrotta, li tidher qisha forma ta' zunnarija b'densità ta 'inqas minn 1 cm-2, kif muri fil-Figura 4f. Id-difetti tal-karrotta huma faċilment iffurmati fil-grif tal-illustrar, TSDs, jew difetti tas-sottostrat.
Grif
Il-grif huma ħsarat mekkaniċi fuq il-wiċċ ta 'wejfers tas-SiC iffurmati matul il-proċess ta' produzzjoni, kif muri fil-Figura 4h. Grif fuq is-sottostrat tas-SiC jista 'jinterferixxi mat-tkabbir tal-epilayer, jipproduċi ringiela ta' dislokazzjonijiet ta 'densità għolja fi ħdan l-epilayer, jew grif jista' jsir il-bażi għall-formazzjoni ta 'difetti tal-karrotta. Għalhekk, huwa kritiku li jillustraw sew il-wejfers tas-SiC minħabba li dawn il-grif jista 'jkollhom impatt sinifikanti fuq il-prestazzjoni tal-apparat meta jidhru fiż-żona attiva tal-apparat.
Difetti oħra tal-morfoloġija tal-wiċċ
It-tgħaqqid tal-pass huwa difett tal-wiċċ iffurmat matul il-proċess tat-tkabbir epitassjali tas-SiC, li jipproduċi trijangoli ottużi jew karatteristiċi trapezojdali fuq il-wiċċ tal-epilayer tas-SiC. Hemm ħafna difetti oħra tal-wiċċ, bħal ħofor tal-wiċċ, ħotob u tbajja. Dawn id-difetti huma ġeneralment ikkawżati minn proċessi ta 'tkabbir mhux ottimizzati u tneħħija mhux kompluta tal-ħsara tal-illustrar, li taffettwa ħażin il-prestazzjoni tal-apparat.
Ħin tal-post: Ġunju-05-2024