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Aunque las obleas epitaxiales de SiC exhiben excelentes características en dispositivos de alto voltaje y alta corriente, todavía existen varios tipos de defectos que tienen un impacto negativo en el rendimiento eléctrico de los dispositivos de SiC. Entre ellos, los hoyos superficiales tienen un impacto en diferentes tipos de dispositivos de SiC, como SBD y MOS. Los hoyos en la superficie de la oblea de SiC harán que las características del dispositivo se deterioren debido al hacinamiento del campo eléctrico. Los académicos han demostrado que los hoyos superficiales generan corriente de fuga en SBD, pero la causa y el mecanismo de formación de los hoyos superficiales aún no están claros. Por lo tanto, es importante estudiar los efectos de los parámetros de crecimiento primitivo y epitaxial en las fosas superficiales.

1. miefecto deGfilaTtemperatura encendidaSuperficie Pesde epitaxia 4H-SiC

En primer lugar, se estudió la influencia de la temperatura de crecimiento sobre la densidad de los hoyos superficiales. Bajo la condición de una relación C/Si de 1,05, las temperaturas de crecimiento epitaxial del 4H-SiC son 1575, 1600 y 1625 ℃, respectivamente. Como se muestra en la Fig. 1, la temperatura epitaxial no tiene un efecto significativo sobre la densidad de las picaduras. La densidad de los defectos de fusión no muestra una tendencia descendente significativa con los cambios de temperatura. Si la temperatura continúa subiendo o bajando, causará otros problemas, como defectos triangulares y agrupaciones escalonadas.

Fig.1 Efecto de la temperatura de crecimiento en las picaduras superficiales de la epitaxia de SiC

2. Influencia deC/SiRatio enSiC epitaxial STu caraPes

Luego, se estudió el efecto de la relación C/Si sobre la densidad superficial de las picaduras. Como se muestra en la Fig. 2, la densidad de las picaduras superficiales disminuye con la disminución de la relación C/Si. Cuando la relación C/Si aumenta a 1,05, la densidad de las picaduras aumenta aún más, mientras que cuando la relación C/Si disminuye a 0,9, la densidad de las picaduras disminuye rápidamente hasta alrededor de 30/cm.². Los resultados son similares a investigaciones anteriores. Cuando la relación C/Si es alta, una atmósfera rica en C favorece la formación de picaduras en la superficie, y la forma de las picaduras en la superficie forma gradualmente picaduras profundas. Sin embargo, cuando la relación C/Si es demasiado baja, puede provocar un aumento de la concentración de fondo y una disminución del Si. Por lo tanto, es necesario buscar otros parámetros para suprimir aún más la densidad de las picaduras en la superficie de SiC. Sobre la base de una relación C/Si de 0,9, continúe optimizando la densidad de picaduras de la oblea Epi 4H-SiC.

Fig. 2 Influencia de la relación C/Si en las picaduras de la superficie epitaxial de 4H-SiC

3.Cl/SiRatioImpactoenSTu caraPEs deDepiladora 4H-SiC

Se realizaron más investigaciones sobre el efecto de la relación Cl/Si en las picaduras superficiales, con una relación C/Si de 0,9, como se muestra en la Fig. 3. A medida que aumenta la relación Cl/Si, la densidad de las picaduras superficiales disminuye. Cuando la relación Cl/Si es 8, la densidad de las picaduras superficiales disminuye a 1 cm.^-2. A medida que aumenta la relación Cl/Si, los átomos de Cl pueden reducir eficazmente la nucleación uniforme de los átomos de Si, formando un entorno rico en Si en la superficie del chip. Por lo tanto, se redujo la relación C/Si efectiva en la superficie del sustrato, se mejoró el crecimiento del flujo escalonado y se suprimió la formación de defectos similares a picaduras.

Fig. 3 Impacto de la relación Cl/Si en las picaduras de superficie epitaxial de 4H-SiC

Durante el proceso de crecimiento epitaxial de 4H-SiC, la relación C/Si y la relación Cl/Si tienen un impacto significativo en las picaduras superficiales. Una relación C/Si más baja y una relación Cl/Si más alta formarán un entorno rico en silicio en la superficie de la oblea durante el proceso de crecimiento, lo cual es crucial para reducir las picaduras en la superficie de las obleas epitaxiales de 4H-SiC. Al optimizar el proceso, la densidad de las picaduras se redujo a menos de 1/cm², y se aseguró que la densidad de defectos fatales en la superficie (incluidos defectos triangulares, defectos de zanahoria, caídas, etc.) estuviera dentro de un cierto rango, obteniendo obleas epitaxiales de SiC de alta calidad, que cumplen con los requisitos de los dispositivos de potencia de SiC.

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