4H-SiC外延层中堆垛层错与衬底缺陷的关联性研究

摘要

本研究探讨了同质外延生长的4H-SiC晶片表面堆垛层错(SF)的形貌特征和起因.依据表面缺陷检测设备KLA-Tencor CS920的光致发光(PL)通道和形貌通道的特点,将SF分为五类.其中I类SF在PL通道图中显示为梯形,在形貌图中不显示;II类SF在PL通道图中显示为三角形,且与I类SF重合,在形貌图中显示为胡萝卜形貌.III-V类SF在PL通道图中均显示为三角形,在形貌图中分别显示为胡萝卜、无对应图像或三角形.研究结果表明,I类SF起源于衬底的基平面位错(BPD)连线,该连线平行于<11ˉ00>方向,在生长过程中沿着<112ˉ0>方向移动,形成基平面SF.II类和大部分的III-IV类SF起源于衬底的BPD,其中一个BPD在外延过程中首先转化为刃位错(TED),并在外延过程中延<0001>轴传播,其余BPD或由TED分解形成的不全位错(PDs)在(0001)面内传播形成三角形基平面SF.其余的III-V类SF起源于衬底的TED或其它.II-III类SF在形貌通道中显示为胡萝卜,而IV类SF不显示,主要区别在于外延过程中是否有垂直于(0001)面的棱镜面SF与表面相交.上述研究说明减少衬底的BPD,对减少外延层中的SF尤为重要.