SiC結晶の転位

SiC 基板には、貫通ねじ転位 (TSD)、貫通刃状転位 (TED)、ベースプレーン転位 (BPD) などの微細な欠陥が存在する場合があります。これらの欠陥は、原子レベルでの原子の配置のずれによって引き起こされます。

SiC 結晶は通常、c 軸に平行に、または c 軸に対して小さな角度をなして伸びる方法で成長します。これは、c 面がベース面としても知られることを意味します。結晶には主に 2 種類の転位があります。転位線が底面に対して垂直である場合、結晶は種結晶からエピタキシャル成長結晶に転位を引き継ぐ。これらの転位は貫通転位として知られており、転位線に対するベルヌーイ ベクトルの向きに基づいて貫通刃状転位 (TED) と貫通らせん転位 (TSD) に分類できます。転位線とブレンステッドベクトルの両方が基底面内にある転位は、基底面転位(BPD)と呼ばれます。 SiC 結晶には、上記の転位が組み合わさった複合転位が存在する場合もあります。

1.TED&TSD

ねじ状転位 (TSD) とねじ状刃状転位 (TED) は両方とも、[0001] 成長軸に沿って進み、それぞれ <0001> と 1/3<11-20> という異なるバーガース ベクトルを持ちます。

TSD と TED は両方とも、基板からウェーハ表面まで広がり、小さなピット状の表面特徴を生成する可能性があります。通常、TED の密度は約 8,000 ～ 10,000 1/cm2 で、これは TSD のほぼ 10 倍です。

SiC エピタキシャル成長プロセス中、TSD は基板からエピタキシャル層まで広がり、基板面上の他の欠陥に変化し、成長軸に沿って伝播する可能性があります。

SiC エピタキシャル成長中に、TSD は基板平面上の積層欠陥 (SF) またはキャロット欠陥に変換される一方、エピタキシャル層内の TED は、エピタキシャル成長中に基板から受け継いだ BPD から変換されることが示されています。

2.境界性パーソナリティ障害

SiC 結晶の [0001] 面に位置する基底面転位 (BPD) は、1/3 <11-20> のバーガース ベクトルを持ちます。

BPD が SiC ウェーハの表面に現れることはほとんどありません。これらは通常、基板上に 1500 1/cm2 の密度で集中しますが、エピタキシャル層内の密度はわずか約 10 1/cm2 です。

SiC 基板の厚さが増加すると、BPD の密度が減少することがわかります。フォトルミネッセンス (PL) を使用して検査すると、BPD は線形の特徴を示します。 SiC エピタキシャル成長プロセス中に、拡張された BPD が SF または TED に変換される可能性があります。

以上のことから、ＳｉＣ基板ウエハ中に欠陥が存在することが明らかである。これらの欠陥は薄膜のエピタキシャル成長に引き継がれる可能性があり、SiC デバイスに致命的なダメージを与える可能性があります。これにより、高絶縁破壊電界、高逆電圧、低リーク電流などの SiC の利点が失われる可能性があります。さらに、これにより製品の合格率が低下し、信頼性の低下によりSiCの工業化に大きな障害となる可能性があります。