Le carbure de silicium (SiC) est un matériau semi-conducteur crucial à large bande, largement utilisé dans les appareils électroniques à haute température, à haute fréquence et à haute puissance. Cependant, lors de la production dePlaquettes épitaxiales SiC, la présence de défauts de puits a un impact significatif sur la qualité de la surface et les performances des appareils. La compréhension et le contrôle des mécanismes à l’origine de ces défauts sont essentiels pour améliorer la qualité des plaquettes épitaxiales SiC.

Analyse des Causes des défauts des puits

1. Influence des défauts cristallins intrinsèques

L’un des principaux facteurs qui contribuent aux défauts de piqûre dans les couches épitaxiales du SiC est la présence de dislocations de vis, qui sont des défauts intrinsèques courants dans les matériaux du SiC. Au cours de la croissance épitaxiale, les dislocations de vis s’étendent souvent jusqu’à la surface de la couche épitaxiale, ce qui peut causer des variations locales du taux de croissance et entraîner la formation de piqûres. De plus, l’effet de bord de marche est un autre facteur important. Près des dislocations de vis et d’autres dislocations, la déformation de la grille peut causer des différences localisées dans les taux de croissance, entraînant la formation de défauts de piqasses dans la couche épitaxiale.

2. Contrôle des Conditions de croissance épitaxiale

L’uniformité du taux de croissance pendant la croissance épitaxiale affecte directement la qualité de la couche épitaxiale SiC. Si la distribution du flux gazeux dans le système de dépôt chimique de vapeur (CVD) est inégale, si l’alimentation en gaz réactif est instable ou s’il y a des problèmes avec le gradient de température à l’intérieur de la chambre de réaction, des variations localisées des taux de croissance peuvent se produire, entraînant la formation de piqoures dans la couche épitaxiale. En outre, s’il y a des impuretés telles que l’oxygène ou le carbone dans l’environnement de croissance, ils peuvent réagir avec la surface de croissance, provoquant des taux de croissance non uniformes et donc induisant des défauts de puits.

3. Qualité du matériau du substrat

La qualité du substrat SiC est cruciale pour contrôler les défauts de la couche épitaxiale. La rugosité de surface du substrat influe directement sur la qualité de surface de la couche épitaxiale. Si la surface du substrat présente des dommages mécaniques ou des régions rugueuses, ces défauts peuvent être amplifiés au cours de la croissance épitaxiale, ce qui entraîne la formation d’une fosse dans la couche épitaxiale. En outre, des défauts intrinsèques du substrat, tels que des luxations ou des égratignures, peuvent être répliqués dans la couche épitaxiale pendant la croissance, ce qui entraîne des défauts de piqûres.

4. Autres facteurs

En plus des facteurs susmentionnés, les problèmes liés à l’équipement peuvent également contribuer à la formation de défauts de piqûres. Par exemple, le vieillissement des tubes de quartz ou des creusettes de l’équipement CVD peut entraîner une évaporation inégale des sources de silicium et de carbone, ce qui entraîne des différences localisées dans les taux de croissance et la formation des puits. De plus, en raison de la différence des coefficients de dilatation thermique entre le substrat et la couche épitaxiale, des contraintes thermiques peuvent se développer pendant le processus de croissance épitaxiale, et la concentration de ces contraintes peut induire des défauts de piqûre.

Conclusion Conclusion

Les défauts de puits dans les plaquettes épitaxiales SiC sont causés par une interaction complexe de divers facteurs, y compris les défauts cristaux intrinsèques, les conditions de croissance épitaxiale, la qualité du matériau du substrat et des facteurs d’équipement. Pour contrôler ces défauts, les efforts devraient se concentrer sur l’optimisation du processus et de l’équipement de croissance épitaxiale, l’amélioration de la qualité des matériaux de substrat, et strictement le contrôle de la pureté de l’environnement de croissance. Grâce à des améliorations globales dans ces domaines, il est possible de réduire considérablement les défauts de puits dans les plaquettes épitaxiales SiC, améliorant ainsi leur performance dans les appareils électroniques haut de gamme.