Teknologjia kryesore për rritjen eSiC epitaksialematerialet janë së pari teknologjia e kontrollit të defektit, veçanërisht për teknologjinë e kontrollit të defektit që është e prirur ndaj dështimit të pajisjes ose degradimit të besueshmërisë. Studimi i mekanizmit të defekteve të substratit që shtrihen në shtresën epitaksiale gjatë procesit të rritjes epitaksiale, ligjet e transferimit dhe transformimit të defekteve në ndërfaqen midis substratit dhe shtresës epitaksiale dhe mekanizmi i bërthamës së defekteve janë baza për sqarimin e korrelacionit midis defektet e nënshtresës dhe defektet strukturore epitaksiale, të cilat mund të udhëheqin në mënyrë efektive shqyrtimin e nënshtresës dhe optimizimin e procesit epitaksial.
Defektet eshtresa epitaksiale të karbitit të silikonitndahen kryesisht në dy kategori: defekte kristalore dhe defekte morfologjike sipërfaqësore. Defektet e kristalit, duke përfshirë defektet në pikë, dislokimet e vidhave, defektet e mikrotubulave, zhvendosjet e skajeve, etj., kryesisht vijnë nga defektet në nënshtresat SiC dhe shpërndahen në shtresën epitaksiale. Defektet morfologjike të sipërfaqes mund të vërehen drejtpërdrejt me sy të lirë duke përdorur një mikroskop dhe kanë karakteristika tipike morfologjike. Defektet morfologjike të sipërfaqes përfshijnë kryesisht: gërvishtje, defekt trekëndor, defekt karrote, rënie dhe grimca, siç tregohet në figurën 4. Gjatë procesit epitaksial, grimcat e huaja, defektet e substratit, dëmtimet e sipërfaqes dhe devijimet e procesit epitaksial mund të ndikojnë të gjitha në rrjedhën e hapit lokal. mënyra e rritjes, duke rezultuar në defekte morfologjike të sipërfaqes.
Tabela 1. Shkaqet për formimin e defekteve të zakonshme të matricës dhe defekteve morfologjike sipërfaqësore në shtresat epitaksiale të SiC
Defekte në pikë
Defektet e pikave formohen nga boshllëqe ose boshllëqe në një pikë të vetme rrjetë ose në disa pika rrjetë, dhe ato nuk kanë shtrirje hapësinore. Defektet e pikës mund të ndodhin në çdo proces prodhimi, veçanërisht në implantimin e joneve. Sidoqoftë, ato janë të vështira për t'u zbuluar, dhe marrëdhënia midis transformimit të defekteve të pikës dhe defekteve të tjera është gjithashtu mjaft komplekse.
Mikrotuba (MP)
Mikrotubat janë zhvendosje të vidave të zbrazëta që përhapen përgjatë boshtit të rritjes, me një vektor Burgers <0001>. Diametri i mikrotubave varion nga një pjesë e një mikron në dhjetëra mikron. Mikrotubat tregojnë tipare të mëdha sipërfaqësore si gropë në sipërfaqen e vaferave SiC. Në mënyrë tipike, dendësia e mikrotubave është rreth 0,1~1cm-2 dhe vazhdon të ulet në monitorimin e cilësisë së prodhimit komercial të meshës.
Zhvendosjet e vidhave (TSD) dhe dislokimet e skajeve (TED)
Dislokimet në SiC janë burimi kryesor i degradimit dhe dështimit të pajisjes. Të dy dislokimet e vidhave (TSD) dhe dislokimet e skajeve (TED) shkojnë përgjatë boshtit të rritjes, me vektorë Burgers përkatësisht <0001> dhe 1/3<11-20>.
Të dy dislokimet e vidhave (TSD) dhe zhvendosjet e skajeve (TED) mund të shtrihen nga nënshtresa në sipërfaqen e vaferës dhe të sjellin veçori të vogla si gropë (Figura 4b). Në mënyrë tipike, dendësia e dislokimeve të skajeve është rreth 10 herë më e madhe se ajo e dislokimeve të vidhave. Zhvendosjet e zgjatura të vidhave, domethënë që shtrihen nga nënshtresa në epilayer, mund të shndërrohen gjithashtu në defekte të tjera dhe të përhapen përgjatë boshtit të rritjes. GjatëSiC epitaksialerritja, dislokimet e vidhave shndërrohen në defekte stivimi (SF) ose defekte karrote, ndërsa dislokimet e skajeve në epilayers tregohen se janë konvertuar nga dislokimet e planit bazal (BPDs) të trashëguara nga nënshtresa gjatë rritjes epitaksiale.
Zhvendosja e planit bazë (BPD)
E vendosur në rrafshin bazal të SiC, me një vektor Burgers prej 1/3 <11–20>. BPD-të shfaqen rrallë në sipërfaqen e vaferave SiC. Zakonisht përqendrohen në nënshtresën me densitet 1500 cm-2, ndërsa dendësia e tyre në epilayer është vetëm rreth 10 cm-2. Zbulimi i BPD-ve duke përdorur fotolumineshencë (PL) tregon veçori lineare, siç tregohet në figurën 4c. GjatëSiC epitaksialerritje, BPD-të e zgjeruara mund të shndërrohen në defekte të grumbullimit (SF) ose dislokime të skajeve (TED).
Defektet e grumbullimit (SF)
Defekte në sekuencën e grumbullimit të planit bazal të SiC. Gabimet e grumbullimit mund të shfaqen në shtresën epitaksiale duke trashëguar SF-të në nënshtresë, ose të lidhen me shtrirjen dhe transformimin e dislokimeve të planit bazal (BPDs) dhe dislokimeve të vidave filetore (TSDs). Në përgjithësi, dendësia e SF-ve është më pak se 1 cm-2 dhe ato shfaqin një veçori trekëndore kur zbulohen duke përdorur PL, siç tregohet në Figurën 4e. Sidoqoftë, lloje të ndryshme të gabimeve të grumbullimit mund të formohen në SiC, të tilla si tipi Shockley dhe tipi Frank, sepse edhe një sasi e vogël e çrregullimit të energjisë së grumbullimit midis avionëve mund të çojë në një parregullsi të konsiderueshme në sekuencën e grumbullimit.
Rënia
Defekti i rënies buron kryesisht nga rënia e grimcave në muret e sipërme dhe anësore të dhomës së reagimit gjatë procesit të rritjes, e cila mund të optimizohet duke optimizuar procesin e mirëmbajtjes periodike të materialeve harxhuese të grafitit të dhomës së reagimit.
Defekt trekëndor
Është një përfshirje politip 3C-SiC që shtrihet në sipërfaqen e epilayerit SiC përgjatë drejtimit të planit bazal, siç tregohet në figurën 4g. Mund të krijohet nga grimcat që bien në sipërfaqen e epilayerit SiC gjatë rritjes epitaksiale. Grimcat janë të ngulitura në epilayer dhe ndërhyjnë në procesin e rritjes, duke rezultuar në përfshirje të politipit 3C-SiC, të cilat tregojnë tipare të sipërfaqes trekëndore me kënd të mprehtë me grimcat e vendosura në majat e rajonit trekëndor. Shumë studime i kanë atribuar gjithashtu origjinën e përfshirjeve të politipeve gërvishtjeve sipërfaqësore, mikrotubave dhe parametrave të pahijshëm të procesit të rritjes.
Defekt i karotës
Një defekt i karotës është një kompleks gabimi grumbullimi me dy skaje të vendosura në rrafshet kristal bazale TSD dhe SF, të përfunduara nga një dislokim i tipit Frank, dhe madhësia e defektit të karotës lidhet me gabimin prizmatik të grumbullimit. Kombinimi i këtyre veçorive formon morfologjinë sipërfaqësore të defektit të karotës, e cila duket si një formë karrote me një densitet më të vogël se 1 cm-2, siç tregohet në figurën 4f. Defektet e karotës formohen lehtësisht gjatë lustrimit të gërvishtjeve, TSD-ve ose defekteve të nënshtresës.
Gërvishtjet
Gërvishtjet janë dëmtime mekanike në sipërfaqen e vaferave SiC të formuara gjatë procesit të prodhimit, siç tregohet në figurën 4h. Gërvishtjet në nënshtresën SiC mund të ndërhyjnë në rritjen e epilayerës, të prodhojnë një sërë dislokimesh me densitet të lartë brenda epilayerës ose gërvishtjet mund të bëhen bazë për formimin e defekteve të karotës. Prandaj, është thelbësore të lustrohen siç duhet vaferat SiC sepse këto gërvishtje mund të kenë një ndikim të rëndësishëm në performancën e pajisjes kur shfaqen në zonën aktive të pajisjes.
Defekte të tjera morfologjike sipërfaqësore
Grumbullimi i shkallëve është një defekt sipërfaqësor i formuar gjatë procesit të rritjes epitaksiale të SiC, i cili prodhon trekëndësha të mpirë ose tipare trapezoidale në sipërfaqen e epilayerës SiC. Ka shumë defekte të tjera sipërfaqësore, të tilla si gropa sipërfaqësore, gunga dhe njollat. Këto defekte zakonisht shkaktohen nga proceset e pa optimizuara të rritjes dhe heqja jo e plotë e dëmtimit të lustrimit, gjë që ndikon negativisht në performancën e pajisjes.
Koha e postimit: Qershor-05-2024