Büyümenin temel teknolojisiSiC epitaksiyelMalzemeler öncelikle kusur kontrol teknolojisidir, özellikle cihaz arızasına veya güvenilirliğin bozulmasına yatkın olan kusur kontrol teknolojisi için. Epitaksiyel büyüme süreci sırasında epitaksiyel katmana uzanan substrat kusurlarının mekanizmasının incelenmesi, substrat ile epitaksiyel katman arasındaki arayüzdeki kusurların transfer ve dönüşüm yasaları ve kusurların çekirdeklenme mekanizması arasındaki korelasyonun açıklığa kavuşturulması için temel oluşturur. Substrat taramasını ve epitaksiyel proses optimizasyonunu etkili bir şekilde yönlendirebilen substrat kusurları ve epitaksiyel yapısal kusurlar.
kusurlarısilisyum karbür epitaksiyel katmanlaresas olarak iki kategoriye ayrılır: kristal kusurları ve yüzey morfolojisi kusurları. Nokta kusurları, vida çıkıkları, mikrotübül kusurları, kenar çıkıkları vb. dahil olmak üzere kristal kusurları çoğunlukla SiC substratlarındaki kusurlardan kaynaklanır ve epitaksiyel katmana yayılır. Yüzey morfolojisi kusurları, mikroskop kullanılarak çıplak gözle doğrudan gözlemlenebilir ve tipik morfolojik özelliklere sahiptir. Yüzey morfolojisi kusurları temel olarak şunları içerir: Şekil 4'te gösterildiği gibi Çizik, Üçgen kusur, Havuç kusuru, Düşme ve Parçacık. Epitaksiyel işlem sırasında yabancı parçacıklar, alt tabaka kusurları, yüzey hasarı ve epitaksiyel işlem sapmalarının tümü yerel adım akışını etkileyebilir. büyüme modu, yüzey morfolojisi kusurlarına neden olur.
Tablo 1. SiC epitaksiyel katmanlarda yaygın matris kusurlarının ve yüzey morfolojisi kusurlarının oluşma nedenleri
Nokta kusurları
Nokta kusurları, tek bir kafes noktasındaki veya birkaç kafes noktasındaki boşluklar veya boşluklardan oluşur ve bunların uzaysal uzantısı yoktur. İyon implantasyonu başta olmak üzere her üretim sürecinde nokta hataları meydana gelebilir. Ancak bunların tespit edilmesi zordur ve nokta kusurlarının dönüşümü ile diğer kusurlar arasındaki ilişki de oldukça karmaşıktır.
Mikro borular (MP)
Mikro borular, Burgers vektörü <0001> ile büyüme ekseni boyunca ilerleyen içi boş vida dislokasyonlarıdır. Mikrotüplerin çapı bir mikrondan onlarca mikrona kadar değişir. Mikrotüpler, SiC levhaların yüzeyinde büyük çukur benzeri yüzey özellikleri gösterir. Tipik olarak mikrotüplerin yoğunluğu yaklaşık 0,1~1cm-2'dir ve ticari gofret üretim kalitesi izlemede azalmaya devam etmektedir.
Vida çıkıkları (TSD) ve kenar çıkıkları (TED)
SiC'deki dislokasyonlar, cihaz bozulmasının ve arızasının ana kaynağıdır. Hem vida çıkıkları (TSD) hem de kenar çıkıkları (TED), sırasıyla <0001> ve 1/3<11–20> Burgers vektörleriyle büyüme ekseni boyunca ilerler.
Hem vida çıkıkları (TSD) hem de kenar çıkıkları (TED), alt tabakadan levha yüzeyine kadar uzanabilir ve küçük çukur benzeri yüzey özellikleri getirebilir (Şekil 4b). Tipik olarak kenar çıkıklarının yoğunluğu vida çıkıklarının yoğunluğundan yaklaşık 10 kat daha fazladır. Substrattan epikatmana uzanan genişlemiş vida dislokasyonları da başka defektlere dönüşebilir ve büyüme ekseni boyunca yayılabilir. SırasındaSiC epitaksiyelBüyüme, vida dislokasyonlarının istifleme hatalarına (SF) veya havuç kusurlarına dönüştürüldüğü, epikatmanlardaki kenar dislokasyonlarının ise epitaksiyel büyüme sırasında substrattan miras alınan bazal düzlem dislokasyonlarından (BPD'ler) dönüştürüldüğü gösterilmiştir.
Temel düzlem çıkığı (BPD)
SiC bazal düzleminde bulunur ve Burgers vektörü 1/3 <11–20>'dir. BPD'ler SiC levhaların yüzeyinde nadiren görülür. Genellikle 1500 cm-2 yoğunlukla alt tabaka üzerinde yoğunlaşırlar, epikatmandaki yoğunlukları ise sadece 10 cm-2 civarındadır. Fotolüminesans (PL) kullanılarak BPD'lerin tespiti, Şekil 4c'de gösterildiği gibi doğrusal özellikler gösterir. SırasındaSiC epitaksiyelBüyüme, genişletilmiş BPD'ler istifleme hatalarına (SF) veya kenar çıkıklarına (TED) dönüştürülebilir.
Yığınlama hataları (SF'ler)
SiC bazal düzleminin istifleme sırasındaki kusurlar. İstifleme hataları, alt tabakadaki SF'leri miras alarak epitaksiyel katmanda ortaya çıkabilir veya bazal düzlem çıkıklarının (BPD'ler) ve diş açma vidası çıkıklarının (TSD'ler) uzaması ve dönüşümü ile ilişkili olabilir. Genel olarak SF'lerin yoğunluğu 1 cm-2'den azdır ve Şekil 4e'de gösterildiği gibi PL kullanılarak tespit edildiğinde üçgen özelliği gösterirler. Ancak SiC'de Shockley tipi ve Frank tipi gibi çeşitli tipte istifleme hataları oluşabilmektedir, çünkü düzlemler arasındaki az miktardaki istifleme enerjisi düzensizliği bile istifleme dizisinde önemli bir düzensizliğe yol açabilmektedir.
Çöküş
Düşme kusuru temel olarak, büyüme süreci sırasında reaksiyon odasının üst ve yan duvarlarındaki parçacık düşüşünden kaynaklanır; bu, reaksiyon odası grafit sarf malzemelerinin periyodik bakım prosesinin optimize edilmesiyle optimize edilebilir.
Üçgen kusur
Şekil 4g'de gösterildiği gibi, bazal düzlem yönü boyunca SiC epikatmanının yüzeyine uzanan bir 3C-SiC politipi kapanımıdır. Epitaksiyel büyüme sırasında SiC epikatmanının yüzeyine düşen parçacıklar tarafından üretilebilir. Parçacıklar epikatmana gömülür ve büyüme sürecine müdahale ederek, üçgen bölgenin köşelerinde yer alan parçacıklarla keskin açılı üçgen yüzey özellikleri gösteren 3C-SiC politipi kapanımlarla sonuçlanır. Birçok çalışma aynı zamanda politip kapanımlarının kökenini yüzey çiziklerine, mikropilere ve büyüme sürecinin uygunsuz parametrelerine bağlamaktadır.
Havuç kusuru
Havuç kusuru, iki ucu TSD ve SF bazal kristal düzlemlerinde bulunan, Frank tipi bir dislokasyonla sonlanan bir istifleme fayı kompleksidir ve havuç kusurunun boyutu prizmatik istifleme fayı ile ilişkilidir. Bu özelliklerin birleşimi, Şekil 4f'de gösterildiği gibi yoğunluğu 1 cm-2'den az olan havuç şekline benzeyen havuç kusurunun yüzey morfolojisini oluşturur. Havuç kusurları cilalama çiziklerinde, TSD'lerde veya alt tabaka kusurlarında kolayca oluşur.
çizikler
Çizikler, Şekil 4h'de gösterildiği gibi, üretim süreci sırasında oluşan SiC levhaların yüzeyindeki mekanik hasarlardır. SiC substratındaki çizikler, epikatmanın büyümesine müdahale edebilir, epikatman içinde bir dizi yüksek yoğunluklu dislokasyon oluşturabilir veya çizikler, havuç kusurlarının oluşumunun temelini oluşturabilir. Bu nedenle SiC tabakalarının düzgün bir şekilde parlatılması kritik öneme sahiptir çünkü bu çizikler, cihazın aktif alanında göründüklerinde cihazın performansı üzerinde önemli bir etkiye sahip olabilir.
Diğer yüzey morfolojisi kusurları
Kademeli demetlenme, SiC epitaksiyel büyüme süreci sırasında oluşan ve SiC epikatmanının yüzeyinde geniş üçgenler veya trapezoidal özellikler üreten bir yüzey kusurudur. Yüzey çukurları, tümsekler ve lekeler gibi başka birçok yüzey kusuru vardır. Bu kusurlar genellikle optimize edilmemiş büyüme süreçlerinden ve cilalama hasarının eksik giderilmesinden kaynaklanır ve bu da cihazın performansını olumsuz yönde etkiler.
Gönderim zamanı: Haz-05-2024