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5-4-4-2 sicエピタキシャル成長ポリタイプコントロール

5.炭化ケイ素技術

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5-4-4-2 sicエピタキシャル成長ポリタイプコントロール

2018-01-08

これにより、エピタキシャル層のポリタイプが基板のポリタイプと一致するホモエピタキシャル成長が、「ステップ制御」エピタキシーによって達成される。ステップ制御エピタキシーは、(0 0 0 1)基底面から典型的には3°〜8°の角度(「傾斜角」または「軸外角」と呼ばれる)で研磨されたシリコンウェーハ上に成長するエピ層に基づくその結果、原子ステップと比較的長い、段差の間の平坦なテラスを有する表面が得られる。成長条件が適切に制御され、ステップ間の距離が十分に短い場合には、成長表面に衝突するSiおよびC原子がステップライザーに到達し、そこで結合して結晶に取り込まれる。したがって、基板のポリタイプスタッキングシーケンスが成長エピ層に正確に反映されることを可能にする秩序だった横方向の「ステップフロー」成長が起こる。非従来型の面方位で切断された そして エピタキシャルが基板からのステップフローを介して積層順序(すなわち、ポリタイプ)を継承するための好ましい表面形状を提供する。


(0 0 0 1)基底面から\u003c1°以内に研磨された基板表面が不十分に製造される場合に起こり得るように、成長条件が適切に制御されない場合、成長アトムス島n 階段の代わりにテラスの真ん中で沸き起こって結びついてください。表面上の制御されていない島核形成(テラス核形成とも呼ばれる)は、質の悪い3c系のヘテロエピタキシャル成長をもたらす。エピタキシャル成長中の3c-sicの擬似テラス核形成を防ぐのに役立つために、最も商業的な4hおよび6h基板は、それぞれ(0 0 0 1)基底面から8°および3.5°の傾斜角に研磨される。これまでのところ、すべての商業用エレクトロニクスは、これらの「軸外」の準備(0 0 0 1)c軸ウェハ上で成長するホモエピタキシャル層に依存している。


残存する表面汚染を適切に除去すること、およびシリコンウェーハの切断および研磨プロセスから残った欠陥は、転位欠陥の少ない高品質のシリコンエピ層を得るためにも不可欠である。エピタキシャル成長の前にシリコンウェーハ表面をより良く調製するために用いられる技術は、ドライエッチングから化学機械研磨(cmp)までの範囲である。エピ層成長の開始の準備のために成長チャンバ内で加熱されるので、表面汚染および欠陥をさらに排除するために高温(通常はh2および/またはhclを使用する)の前成長ガスエッチングが通常行われる。最適化された成長前処理が、基体傾斜角が(0 0 0 1)基底面から軸外れて\u003c0.1°に減少した場合でも、高品質のホモエピ層のステップフロー成長を可能にすることは注目に値する。この場合、軸方向の螺旋転位は、\u003c0 0 0\u003e方向にエピ層を成長させるのに必要なステップの連続したらせん状のテンプレートを提供するために必要である。基板の六方晶型を維持したままである。

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