Dislocación en cristales de SiC.

El sustrato de SiC puede tener defectos microscópicos, como dislocación del tornillo roscado (TSD), dislocación del borde roscado (TED), dislocación del plano base (BPD) y otros. Estos defectos son causados ​​por desviaciones en la disposición de los átomos a nivel atómico.

Los cristales de SiC generalmente crecen de una manera que se extiende paralela al eje c o en un pequeño ángulo con él, lo que significa que el plano c también se conoce como plano base. Hay dos tipos principales de dislocaciones en el cristal. Cuando la línea de dislocación es perpendicular al plano base, el cristal hereda las dislocaciones del cristal semilla hacia el cristal epitaxial crecido. Estas dislocaciones se conocen como dislocaciones penetrantes y se pueden clasificar en dislocaciones de borde de rosca (TED) y dislocaciones de tornillo de rosca (TSD) según la orientación del vector de Bernoulli con respecto a la línea de dislocación. Las dislocaciones en las que tanto las líneas de dislocación como los vectores de Brönsted están en el plano base se denominan dislocaciones del plano base (BPD). Los cristales de SiC también pueden tener dislocaciones compuestas, que son una combinación de las dislocaciones anteriores.

1. TED y TSD

Tanto las dislocaciones roscadas (TSD) como las dislocaciones de borde roscado (TED) corren a lo largo del eje de crecimiento [0001] con diferentes vectores de Burgers de <0001> y 1/3 <11-20>, respectivamente.

Tanto los TSD como los TED pueden extenderse desde el sustrato hasta la superficie de la oblea y producir pequeñas características superficiales similares a hoyos. Normalmente, la densidad de los DET es de aproximadamente 8.000 a 10.000 1/cm2, lo que es casi diez veces mayor que la de los TSD.

Durante el proceso de crecimiento epitaxial de SiC, el TSD se extiende desde el sustrato hasta la capa epitaxial del TSD extendido que puede transformarse en otros defectos en el plano del sustrato y propagarse a lo largo del eje de crecimiento.

Se ha demostrado que durante el crecimiento epitaxial de SiC, la TSD se transforma en fallas de capa de apilamiento (SF) o defectos de zanahoria en el plano del sustrato, mientras que se muestra que TED en la capa epitaxial se transforma a partir de BPD heredada del sustrato durante el crecimiento epitaxial.

2. TLP

Las dislocaciones del plano basal (BPD), que se encuentran en el plano de los cristales de SiC, tienen un vector de Burgers de 1/3 <11-20>.

Los BPD rara vez aparecen en la superficie de las obleas de SiC. Generalmente se concentran en el sustrato a una densidad de 1500 1/cm2, mientras que su densidad en la capa epitaxial es sólo de aproximadamente 10 1/cm2.

Se entiende que la densidad de los BPD disminuye al aumentar el espesor del sustrato de SiC. Cuando se examinan mediante fotoluminiscencia (PL), los BPD muestran características lineales. Durante el proceso de crecimiento epitaxial de SiC, el BPD extendido puede transformarse en SF o TED.

De lo anterior, es evidente que hay defectos presentes en la oblea del sustrato de SiC. Estos defectos pueden heredarse en el crecimiento epitaxial de películas delgadas, lo que puede causar daños fatales al dispositivo de SiC. Esto puede llevar a la pérdida de las ventajas del SiC, como un alto campo de ruptura, un alto voltaje inverso y una baja corriente de fuga. Además, esto puede reducir la tasa de calificación del producto y plantear enormes obstáculos para la industrialización del SiC debido a su menor confiabilidad.