Y dechnoleg graidd ar gyfer twfSiC epitaxialdeunyddiau yn gyntaf yw technoleg rheoli diffygion, yn enwedig ar gyfer technoleg rheoli diffygion sy'n dueddol o fethiant dyfais neu ddiraddio dibynadwyedd. Yr astudiaeth o fecanwaith diffygion swbstrad sy'n ymestyn i'r haen epitaxial yn ystod y broses twf epitaxial, deddfau trosglwyddo a thrawsnewid diffygion ar y rhyngwyneb rhwng yr haen swbstrad a'r haen epitaxial, a mecanwaith cnewyllol diffygion yw'r sail ar gyfer egluro'r cydberthynas rhwng diffygion swbstrad a diffygion strwythurol epitaxial, a all arwain sgrinio swbstrad yn effeithiol ac optimeiddio prosesau epitaxial.
Mae diffygionhaenau epitaxial carbid siliconyn cael eu rhannu'n bennaf yn ddau gategori: diffygion grisial a diffygion morffoleg wyneb. Mae diffygion crisial, gan gynnwys diffygion pwynt, dadleoliadau sgriw, diffygion microtiwb, afleoliadau ymyl, ac ati, yn deillio'n bennaf o ddiffygion ar swbstradau SiC ac yn ymledu i'r haen epitaxial. Gellir gweld diffygion morffoleg arwyneb yn uniongyrchol gyda'r llygad noeth gan ddefnyddio microsgop ac mae ganddynt nodweddion morffolegol nodweddiadol. Mae diffygion morffoleg wyneb yn bennaf yn cynnwys: Crafu, nam Trionglog, nam Moron, Cwymp, a Gronyn, fel y dangosir yn Ffigur 4. Yn ystod y broses epitaxial, gall gronynnau tramor, diffygion swbstrad, difrod arwyneb, a gwyriadau proses epitaxial i gyd effeithio ar y llif cam lleol modd twf, gan arwain at ddiffygion morffoleg wyneb.
Tabl 1. Achosion ar gyfer ffurfio diffygion matrics cyffredin a diffygion morffoleg arwyneb mewn haenau epitaxial SiC
Pwynt diffygion
Mae diffygion pwynt yn cael eu ffurfio gan leoedd gwag neu fylchau ar un pwynt dellt neu sawl pwynt dellt, ac nid oes ganddynt estyniad gofodol. Gall diffygion pwynt ddigwydd ym mhob proses gynhyrchu, yn enwedig mewn mewnblannu ïon. Fodd bynnag, maent yn anodd eu canfod, ac mae'r berthynas rhwng trawsnewid diffygion pwynt a diffygion eraill hefyd yn eithaf cymhleth.
Microbibellau (MP)
Mae microbibellau yn afleoliadau sgriwiau gwag sy'n ymledu ar hyd yr echelin twf, gyda fector Burgers <0001>. Mae diamedr microtiwbiau yn amrywio o ffracsiwn o ficron i ddegau o ficronau. Mae microtiwbiau yn dangos nodweddion arwyneb mawr tebyg i bwll ar wyneb wafferi SiC. Yn nodweddiadol, mae dwysedd microtiwbiau tua 0.1 ~ 1cm-2 ac yn parhau i ostwng mewn monitro ansawdd cynhyrchu wafferi masnachol.
Dadleoliadau sgriw (TSD) a dadleoliadau ymyl (TED)
Dadleoliadau yn SiC yw prif ffynhonnell diraddio a methiant dyfeisiau. Mae dadleoliadau sgriw (TSD) a dadleoliadau ymyl (TED) yn rhedeg ar hyd yr echelin twf, gyda fectorau Burgers o <0001> ac 1/3 <11-20>, yn y drefn honno.
Gall dadleoliadau sgriw (TSD) a dadleoliadau ymyl (TED) ymestyn o'r swbstrad i'r wyneb wafer a dod â nodweddion arwyneb tebyg i bwll bach (Ffigur 4b). Yn nodweddiadol, mae dwysedd afleoliadau ymyl tua 10 gwaith yn fwy na dadleoliadau sgriwiau. Gall dislocations sgriw estynedig, hynny yw, yn ymestyn o'r swbstrad i'r epilayer, hefyd drawsnewid yn ddiffygion eraill a lluosogi ar hyd yr echelin twf. Yn ystodSiC epitaxialtwf, mae dislocations sgriw yn cael eu trosi'n namau pentyrru (SF) neu ddiffygion moron, tra dangosir bod dadleoliadau ymyl mewn haenau epitaxaidd yn cael eu trosi o ddadleoliadau awyrennau gwaelodol (BPDs) a etifeddwyd o'r swbstrad yn ystod twf epitaxial.
Dadleoliad awyren sylfaenol (BPD)
Wedi'i leoli ar yr awyren waelodol SiC, gyda fector Burgers o 1/3 <11–20>. Anaml y mae BPDs yn ymddangos ar wyneb wafferi SiC. Maent fel arfer wedi'u canolbwyntio ar y swbstrad gyda dwysedd o 1500 cm-2, tra bod eu dwysedd yn yr epilayer tua 10 cm-2 yn unig. Mae canfod BPDs gan ddefnyddio ffotoluminescence (PL) yn dangos nodweddion llinol, fel y dangosir yn Ffigur 4c. Yn ystodSiC epitaxialtwf, gellir trosi BPDs estynedig yn ffawtiau pentyrru (SF) neu afleoliadau ymyl (TED).
Diffygion pentyrru (SFs)
Diffygion yn y dilyniant pentyrru o'r awyren waelodol SiC. Gall diffygion pentyrru ymddangos yn yr haen epitaxial trwy etifeddu SFs yn y swbstrad, neu fod yn gysylltiedig ag ymestyn a thrawsnewid datgymaliad awyrennau gwaelodol (BPDs) ac afleoliadau sgriwiau edafu (TSDs). Yn gyffredinol, mae dwysedd SFs yn llai nag 1 cm-2, ac maent yn arddangos nodwedd drionglog pan gânt eu canfod gan ddefnyddio PL, fel y dangosir yn Ffigur 4e. Fodd bynnag, gellir ffurfio gwahanol fathau o ddiffygion pentyrru yn SiC, megis math Shockley a math Frank, oherwydd gall hyd yn oed ychydig bach o anhwylder ynni pentyrru rhwng awyrennau arwain at afreoleidd-dra sylweddol yn y dilyniant pentyrru.
Cwymp
Mae'r diffyg cwymp yn deillio'n bennaf o'r gostyngiad gronynnau ar waliau uchaf ac ochr y siambr adwaith yn ystod y broses dwf, y gellir ei optimeiddio trwy wneud y gorau o broses cynnal a chadw cyfnodol y siambr adwaith nwyddau traul graffit.
Nam trionglog
Mae'n gynhwysiant polyteip 3C-SiC sy'n ymestyn i wyneb yr epilayer SiC ar hyd cyfeiriad yr awyren sylfaenol, fel y dangosir yn Ffigur 4g. Gall gael ei gynhyrchu gan y gronynnau sy'n cwympo ar wyneb yr epilayer SiC yn ystod twf epitaxial. Mae'r gronynnau wedi'u hymgorffori yn yr epilayer ac yn ymyrryd â'r broses dwf, gan arwain at gynhwysiant polyteip 3C-SiC, sy'n dangos nodweddion wyneb trionglog miniog gyda'r gronynnau sydd wedi'u lleoli ar fertigau'r rhanbarth trionglog. Mae llawer o astudiaethau hefyd wedi priodoli tarddiad cynhwysiant polyteip i grafiadau arwyneb, microbibellau, a pharamedrau amhriodol y broses dwf.
Nam moron
Mae diffyg moron yn gymhleth fai pentyrru gyda dau ben wedi'u lleoli ar yr awyrennau crisial gwaelodol TSD a SF, wedi'i derfynu gan ddatgymaliad math Frank, ac mae maint y diffyg moron yn gysylltiedig â'r bai pentyrru prismatig. Mae'r cyfuniad o'r nodweddion hyn yn ffurfio morffoleg wyneb y diffyg moron, sy'n edrych fel siâp moron gyda dwysedd o lai nag 1 cm-2, fel y dangosir yn Ffigur 4f. Mae diffygion moron yn hawdd eu ffurfio wrth sgleinio crafiadau, TSDs, neu ddiffygion swbstrad.
Crafiadau
Mae crafiadau yn iawndal mecanyddol ar wyneb wafferi SiC a ffurfiwyd yn ystod y broses gynhyrchu, fel y dangosir yn Ffigur 4h. Gall crafiadau ar y swbstrad SiC ymyrryd â thwf yr epilayer, cynhyrchu rhes o ddadleoliadau dwysedd uchel o fewn yr epilayer, neu gall crafiadau ddod yn sail ar gyfer ffurfio diffygion moron. Felly, mae'n hanfodol caboli wafferi SiC yn iawn oherwydd gall y crafiadau hyn gael effaith sylweddol ar berfformiad dyfeisiau pan fyddant yn ymddangos yn ardal weithredol y ddyfais.
Diffygion morffoleg arwyneb eraill
Mae bagio cam yn ddiffyg arwyneb a ffurfiwyd yn ystod proses dwf epitaxial SiC, sy'n cynhyrchu trionglau aflem neu nodweddion trapesoidaidd ar wyneb yr epilayer SiC. Mae yna lawer o ddiffygion arwyneb eraill, megis pyllau arwyneb, bumps a staeniau. Mae'r diffygion hyn fel arfer yn cael eu hachosi gan brosesau twf heb eu optimeiddio a chael gwared ar ddifrod caboli'n anghyflawn, sy'n effeithio'n andwyol ar berfformiad dyfeisiau.
Amser postio: Mehefin-05-2024