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<1$\bar{1}$00>方向, 在生长过程中沿着<11$\bar{2}$0>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。