SiC ウェハ材料は、広いバンドギャップ、高い電子飽和移動度、優れた熱特性を備えており、高温、高周​​波、高出力デバイスへの応用が期待されています。 Si 表面の表面品質は、SiC エピタキシャル薄膜の品質とデバイスの性能に直接影響します。 しかし、C 表面上の欠陥は結晶転位の密度を増加させる可能性があり、これによりエピタキシャル薄膜の成長層に欠陥が形成され、デバイスの性能に影響を与える可能性があります。 したがって、SiC ウェーハの Si 表面と C 表面は両方とも、表面が非常に滑らかで、欠陥がなく、損傷を受けていないことが必要です。

PAM-厦門MOS キャパシタなどのデバイス準備研究用に CMP 処理されたカーボン (C) プレーン SiC ウェハを提供できます。特定のパラメータについては、当社の営業チームにお問い合わせください。victorchan@powerwaywafer.com

1。SCMPについて勉強しますT治療Si表面のと CSurfaceSiC基板上

6H-SiC 基板の Si 表面と C 表面に対する CMP 研磨効果を比較するために、K2S2O を酸化剤として、Al2O3 ナノ粒子を研磨剤として使用しました。 XPS を使用して、CMP 研磨効果に対するさまざまな結晶面の影響メカニズムを分析しました。 6H-SiC ウェーハの Si 表面と C 表面の間では、CMP 研磨効果に大きな違いがあります。

Si 表面の材料除去速度は pH=6 で最大値 349nm/h に達し、C 表面の材料除去速度は pH=2 で最大値 1184nm/h に達します。 ただし、研磨された Si 面と C 面は比較的滑らかで、粗さ値 Ra はそれぞれ 0.58nm と 0.55nm です。

研磨後の Si 表面と C 表面の XPS スペクトルは一般に類似していますが、Si 表面と C 表面の原子組成には大きな違いがあります。 図1より、Si表面のO1s原子の濃度、C/Si、O/Si比はC表面よりも高いが、C表面のC1s原子、Si2p原子の濃度はそれよりも高いことがわかります。 Si表面上。 さらに、両方の表面の C/Si 比は、通常の化学量論比 1 よりも高くなります。C 面上の Si-C 結合エネルギーのピーク強度は Si 面よりも高いですが、酸化生成物の含有量 (図2に示すように、Si面上のSi4-C4-x-O2、Si4-C4-O4、CO、C=OなどのエネルギーはC面よりも高くなります。 これは、C 面上の酸化物が Si 面よりも除去されやすいことを示しており、C 面の方が Si 面よりも高い材料除去率が得られやすいことがわかります。

図1 6H-SiCウェーハ研磨面のXPSスペクトル

図2 6H-SiCの研磨面のC1sスペクトル (a) Si表面。 (b) C面

2. Si面およびC面SiCウェハ上のMOSコンデンサの研究

学者らは、原子構造と対応するSiC MOSキャパシタの電気的性能の間の相関関係を研究し、バンドオフセット変調に対する界面構造と電気的欠陥の内因性および外因性の影響について議論しました。

様々な条件で作製したSiO2/SiC構造のバンド構造を取得しました。 この結果は、SiC MOS デバイスのゲート リーク電流を決定する伝導帯オフセットと、その結果生じるゲート酸化膜の信頼性が、主に基板の方向と酸化膜の厚さに依存することを示しています。 Si 表面基板と比較して C 表面基板上の薄い酸化物によって示される伝導帯シフトが小さいため、C 面上に製造された SiC MOS デバイスの信頼性の低下は固有の問題であると結論付けています。これは、Si と界面で O 原子に結合した C 原子との間の電気陰性度の違いによるものです。

さらに、SiO2/SiC 界面での負の固定電荷の蓄積を考慮すると、Si および C 基板上の厚い酸化物の伝導帯シフトの増加は、界面欠陥によって引き起こされる非固有バンド変調によって説明できます。

ゲートリークを低減するという観点からは、厚い MOS デバイスのこの拡張されたバンド オフセットが好ましいですが、電気的欠陥はデバイスの性能と信頼性に悪影響を与えるはずです。 したがって、C面SiC上のMOSデバイスを利用するには、堆積ゲート酸化物の適用やバンドエンジニアリングにおける積層構造の利用などの基本戦略が不可欠です。

図 3 SiC (0001) Si 面および C 面上に成長した酸化物界面からの中間酸化物状態の総量の変化の Si 2p3/2 スペクトル

図4 SiおよびC面4H-SiC基板上に形成されたSiO2/SiC構造の価電子帯スペクトルの測定とデコンボリューション。C面基板上のSiO2/SiCの価電子帯シフトがSi表面のそれよりも約0.4eV高いことを示しています。 。

図5 シンクロトロンXPS分析によるSiO2/SiまたはC面4H-SiC構造のエネルギーバンド図。 様々な条件下で形成されたSiO2/SiC界面の価電子帯シフトの測定。

 

参考文献：

1. チェン・グオメイ、NI Zi-feng、QIAN Shan-hua、LIU Yuan-xiang、DU Chun-kuan、ZHOU Ling、XU Yi-e

en、趙永呉。 SiC ウェーハの CMP 性能に対する異なる結晶面の影響

2.渡辺平次、細井拓司。 炭化ケイ素酸化の基本的な側面

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