Osnovna tehnologija za rastSiC epitaksialnoMateriali so najprej tehnologija za nadzor napak, zlasti za tehnologijo za nadzor napak, ki je nagnjena k okvari naprave ali poslabšanju zanesljivosti. Študija mehanizma substratnih defektov, ki se širijo v epitaksialno plast med procesom epitaksialne rasti, zakoni prenosa in transformacije defektov na vmesniku med substratom in epitaksialno plastjo ter nukleacijski mehanizem defektov so osnova za razjasnitev korelacije med napake substrata in epitaksialne strukturne napake, ki lahko učinkovito usmerjajo presejanje substrata in optimizacijo epitaksialnih postopkov.
Napake priepitaksialne plasti silicijevega karbidaso večinoma razdeljeni v dve kategoriji: kristalne napake in površinske morfološke napake. Kristalne napake, vključno s točkastimi napakami, vijačnimi dislokacijami, mikrotubulnimi napakami, robnimi dislokacijami itd., večinoma izvirajo iz napak na substratih SiC in difundirajo v epitaksialno plast. Površinske morfološke napake je mogoče neposredno opazovati s prostim očesom z uporabo mikroskopa in imajo značilne morfološke značilnosti. Napake površinske morfologije vključujejo predvsem: praske, trikotne napake, napake korenčka, padce in delce, kot je prikazano na sliki 4. Med epitaksialnim postopkom lahko tuji delci, okvare substrata, površinske poškodbe in odstopanja epitaksialnih postopkov vplivajo na lokalni tok korakov način rasti, kar ima za posledico površinske morfološke napake.
Tabela 1.Vzroki za nastanek običajnih matričnih napak in površinskih morfoloških napak v epitaksialnih slojih SiC
Točkovne napake
Točkovne napake tvorijo prazna mesta ali vrzeli na eni ali več točkah rešetke in nimajo prostorske razširitve. Točkovne napake se lahko pojavijo v vsakem proizvodnem procesu, še posebej pri ionski implantaciji. Vendar jih je težko zaznati, razmerje med transformacijo točkastih napak in drugih napak je tudi precej zapleteno.
Mikrocevi (MP)
Mikrocevi so votle vijačne dislokacije, ki se širijo vzdolž osi rasti z Burgersovim vektorjem <0001>. Premer mikrocevk se giblje od frakcije mikrona do desetine mikronov. Mikrocevke kažejo velike površinske značilnosti v obliki jamic na površini rezin SiC. Običajno je gostota mikrocevk približno 0,1 ~ 1 cm-2 in se še naprej zmanjšuje pri spremljanju kakovosti komercialne proizvodnje rezin.
Vijačne dislokacije (TSD) in robne dislokacije (TED)
Dislokacije v SiC so glavni vir degradacije in okvare naprave. Tako vijačne dislokacije (TSD) kot robne dislokacije (TED) potekajo vzdolž osi rasti, z Burgersovimi vektorji <0001> in 1/3<11–20> oz.
Tako vijačne dislokacije (TSD) kot robne dislokacije (TED) se lahko raztezajo od podlage do površine rezine in prinesejo majhne površinske značilnosti, podobne jamicam (slika 4b). Običajno je gostota robnih dislokacij približno 10-krat večja od gostote vijačnih dislokacij. Razširjene vijačne dislokacije, ki segajo od substrata do epiplasta, se lahko prav tako transformirajo v druge defekte in se širijo vzdolž osi rasti. MedSiC epitaksialnorasti se dislokacije vijakov pretvorijo v napake zlaganja (SF) ali defekte korenčka, medtem ko se robne dislokacije v epiplastih pretvarjajo iz dislokacij bazalne ravnine (BPD), podedovanih s substrata med epitaksialno rastjo.
Dislokacija osnovne ravnine (BPD)
Nahaja se na bazalni ravnini SiC z Burgersovim vektorjem 1/3 <11–20>. BPD se redko pojavijo na površini SiC rezin. Običajno so koncentrirani na podlago z gostoto 1500 cm-2, medtem ko je njihova gostota v epiplastu le okoli 10 cm-2. Zaznavanje BPD z uporabo fotoluminiscence (PL) kaže linearne značilnosti, kot je prikazano na sliki 4c. MedSiC epitaksialnorasti, se lahko razširjene BPD pretvorijo v napake zlaganja (SF) ali robne dislokacije (TED).
Napake zlaganja (SF)
Napake v zaporedju zlaganja bazalne ravnine SiC. Napake zlaganja se lahko pojavijo v epitaksialni plasti z dedovanjem SF v substratu ali pa so povezane z razširitvijo in transformacijo dislokacij bazalne ravnine (BPD) in dislokacij navojnega vijaka (TSD). Na splošno je gostota SF manjša od 1 cm-2 in imajo trikotno značilnost, ko jih zaznamo s PL, kot je prikazano na sliki 4e. Vendar pa lahko v SiC nastanejo različne vrste napak pri zlaganju, kot sta Shockleyev in Frankov tip, saj lahko celo majhna količina energijske motnje zlaganja med ravninami povzroči precejšnje nepravilnosti v zaporedju zlaganja.
Propad
Napaka padca v glavnem izvira iz padca delcev na zgornje in stranske stene reakcijske komore med procesom rasti, kar je mogoče optimizirati z optimizacijo postopka rednega vzdrževanja grafitnega materiala reakcijske komore.
Trikotna napaka
Gre za vključek politipa 3C-SiC, ki sega do površine epiplasta SiC vzdolž smeri bazalne ravnine, kot je prikazano na sliki 4g. Lahko ga ustvarijo padajoči delci na površino SiC epiplasta med epitaksialno rastjo. Delci so vdelani v epiplast in motijo proces rasti, kar ima za posledico vključke politipa 3C-SiC, ki kažejo ostrokotne trikotne površinske značilnosti z delci, ki se nahajajo na vrhovih trikotne regije. Številne študije so izvor politipskih vključkov pripisale tudi površinskim praskam, mikrocevkam in neustreznim parametrom procesa rasti.
Napaka korenčka
Napaka korenčka je kompleks napake pri zlaganju z dvema koncema, ki se nahajata na bazalnih kristalnih ravninah TSD in SF in se zaključi z dislokacijo tipa Frank, velikost napake korenčka pa je povezana s prizmatično napako zlaganja. Kombinacija teh lastnosti tvori površinsko morfologijo defekta korenčka, ki je videti kot oblika korenčka z gostoto manj kot 1 cm-2, kot je prikazano na sliki 4f. Napake na korenčku se zlahka oblikujejo pri praskah pri poliranju, TSD ali napakah na substratu.
praske
Praske so mehanske poškodbe na površini SiC rezin, ki nastanejo med proizvodnim procesom, kot je prikazano na sliki 4h. Praske na substratu SiC lahko ovirajo rast epiplasta, povzročijo vrsto dislokacij visoke gostote znotraj epilaja ali pa praske lahko postanejo osnova za nastanek napak korenčka. Zato je ključnega pomena pravilno poliranje SiC rezin, ker lahko te praske pomembno vplivajo na delovanje naprave, ko se pojavijo na aktivnem območju napravo.
Druge površinske morfološke napake
Stopničasto združevanje je površinska napaka, ki nastane med postopkom epitaksialne rasti SiC, ki proizvaja tope trikotnike ali trapezne značilnosti na površini epiplasta SiC. Obstaja veliko drugih površinskih napak, kot so površinske jamice, izbokline in madeži. Te napake so običajno posledica neoptimiziranih procesov rasti in nepopolne odstranitve poškodb zaradi poliranja, kar negativno vpliva na delovanje naprave.
Čas objave: jun-05-2024