Основна технологија за растСиЦ епитаксијалниМатеријали су пре свега технологија контроле кварова, посебно за технологију контроле кварова која је склона квару уређаја или деградацији поузданости. Проучавање механизма дефекта супстрата који се протеже у епитаксијални слој током процеса епитаксијалног раста, закона преноса и трансформације дефеката на интерфејсу између супстрата и епитаксијалног слоја и механизма нуклеације дефекта су основа за разјашњавање корелације између супстрата и епитаксијалног слоја. дефекти супстрата и епитаксијални структурни дефекти, који могу ефикасно водити скрининг супстрата и оптимизацију епитаксијалног процеса.
Дефекти наепитаксијални слојеви силицијум карбидасе углавном деле у две категорије: дефекти кристала и дефекти површинске морфологије. Дефекти кристала, укључујући тачкасте дефекте, дислокације вијака, дефекте микротубула, ивичне дислокације, итд., углавном потичу од дефеката на СиЦ супстратима и дифундују у епитаксијални слој. Површински морфолошки дефекти се могу директно посматрати голим оком помоћу микроскопа и имају типичне морфолошке карактеристике. Дефекти морфологије површине углавном укључују: огреботину, троугласти дефект, дефект шаргарепе, пад и честицу, као што је приказано на слици 4. Током епитаксијалног процеса, стране честице, дефекти подлоге, површинска оштећења и одступања епитаксијалног процеса могу утицати на локални степен струјања начин раста, што резултира дефектима површинске морфологије.
Табела 1. Узроци настанка уобичајених дефеката матрице и дефекта морфологије површине у епитаксијалним слојевима СиЦ
Тачкасти недостаци
Тачкасти дефекти се формирају празнинама или празнинама у једној тачки решетке или неколико тачака решетке и немају просторно проширење. Тачкасти дефекти се могу појавити у сваком производном процесу, посебно у имплантацији јона. Међутим, тешко их је открити, а однос између трансформације тачкастих дефеката и других дефеката је такође прилично сложен.
микропипе (МП)
Микропипе су шупље завојне дислокације које се шире дуж осе раста, са Бургерсовим вектором <0001>. Пречник микроепрувета се креће од фракције микрона до десетина микрона. Микроепрувете показују велике површине у облику јаме на површини СиЦ плочица. Типично, густина микроепрувета је око 0,1~1цм-2 и наставља да опада у комерцијалном праћењу квалитета производње вафла.
Вијчане дислокације (ТСД) и ивичне дислокације (ТЕД)
Дислокације у СиЦ-у су главни извор деградације и квара уређаја. И вијчане дислокације (ТСД) и ивичне дислокације (ТЕД) иду дуж осе раста, са Бургерсовим векторима од <0001> и 1/3<11–20>, респективно.
И вијчане дислокације (ТСД) и ивичне дислокације (ТЕД) могу се протезати од подлоге до површине плочице и донети мале површинске карактеристике у облику јаме (Слика 4б). Типично, густина ивичних дислокација је око 10 пута већа од вијчаних дислокација. Проширене вијчане дислокације, односно које се протежу од подлоге до епислоја, такође могу да се трансформишу у друге дефекте и да се шире дуж осе раста. ТокомСиЦ епитаксијалнираста, вијчане дислокације се претварају у грешке слагања (СФ) или дефекте шаргарепе, док се ивичне дислокације у епислојевима показују да се претварају из дислокација базалне равни (БПД) наслеђених од супстрата током епитаксијалног раста.
Дислокација основне равни (БПД)
Налази се на базалној равни СиЦ, са Бургерсовим вектором од 1/3 <11–20>. БПД се ретко појављују на површини СиЦ плочица. Обично су концентрисани на подлози са густином од 1500 цм-2, док је њихова густина у епислоју само око 10 цм-2. Детекција БПД помоћу фотолуминисценције (ПЛ) показује линеарне карактеристике, као што је приказано на слици 4ц. ТокомСиЦ епитаксијалнираста, продужени БПД се могу претворити у грешке слагања (СФ) или ивичне дислокације (ТЕД).
Грешке у слагању (СФ)
Дефекти у секвенци слагања базалне равни СиЦ. Грешке у слагању могу се појавити у епитаксијалном слоју наслеђивањем СФ у супстрату, или бити повезане са проширењем и трансформацијом дислокација базалне равни (БПД) и дислокација навојних вијака (ТСД). Генерално, густина СФ-ова је мања од 1 цм-2, и они показују троугласту карактеристику када се детектују помоћу ПЛ, као што је приказано на слици 4е. Међутим, у СиЦ-у се могу формирати различите врсте грешака у слагању, као што су Шоклијев тип и Франков тип, јер чак и мала количина поремећаја енергије слагања између равни може довести до значајне неправилности у секвенци слагања.
Пад
Дефект пада углавном потиче од пада честица на горњим и бочним зидовима реакционе коморе током процеса раста, што се може оптимизовати оптимизацијом процеса периодичног одржавања графитног потрошног материјала реакционе коморе.
Троугласти дефект
То је политипна инклузија 3Ц-СиЦ која се протеже до површине епислоја СиЦ дуж правца базалне равни, као што је приказано на слици 4г. Може бити генерисана честицама које падају на површину епислоја СиЦ током епитаксијалног раста. Честице су уграђене у епислој и ометају процес раста, што резултира инклузијама политипа 3Ц-СиЦ, које показују троугласте површинске карактеристике са оштрим углом са честицама које се налазе на врховима троугластог региона. Многе студије такође приписују порекло политипских инклузија површинским огреботинама, микроцевима и неправилним параметрима процеса раста.
Дефект шаргарепе
Дефект шаргарепе је комплекс грешке слагања са два краја лоцирана на базалним кристалним равнима ТСД и СФ, завршен дислокацијом Франковог типа, а величина дефекта шаргарепе повезана је са призматичним дефектом слагања. Комбинација ових карактеристика формира површинску морфологију дефекта шаргарепе, која изгледа као облик шаргарепе са густином мањом од 1 цм-2, као што је приказано на слици 4ф. Дефекти шаргарепе се лако формирају приликом полирања огреботина, ТСД-ова или дефекта подлоге.
Огреботине
Огреботине су механичка оштећења на површини СиЦ плочица настала током процеса производње, као што је приказано на слици 4х. Огреботине на СиЦ супстрату могу ометати раст епислоја, произвести низ дислокација високе густине унутар епислоја, или огреботине могу постати основа за формирање дефекта шаргарепе. Због тога је кључно правилно полирати СиЦ плочице јер ове огреботине могу имати значајан утицај на перформансе уређаја када се појаве у активном делу уређаја.
Остали дефекти морфологије површине
Степен гомилање је површински дефект који се формира током процеса епитаксијалног раста СиЦ, који производи тупе троуглове или трапезоидне карактеристике на површини епислоја СиЦ. Постоје многи други површински дефекти, као што су површинске јаме, избочине и мрље. Ови недостаци су обично узроковани неоптимизованим процесима раста и непотпуним уклањањем оштећења од полирања, што негативно утиче на перформансе уређаја.
Време поста: 05.06.2024