Y dechnoleg graidd ar gyfer twfSiC epitacsialdeunyddiau yn gyntaf yw technoleg rheoli diffygion, yn enwedig ar gyfer technoleg rheoli diffygion sy'n dueddol o fethu dyfeisiau neu ddirywiad dibynadwyedd. Mae astudiaeth o fecanwaith diffygion swbstrad yn ymestyn i'r haen epitacsial yn ystod y broses twf epitacsial, deddfau trosglwyddo a thrawsnewid diffygion ar y rhyngwyneb rhwng y swbstrad a'r haen epitacsial, a mecanwaith niwcleiadu diffygion yn sail i egluro'r gydberthynas rhwng diffygion swbstrad a diffygion strwythurol epitacsial, a all arwain sgrinio swbstrad ac optimeiddio prosesau epitacsial yn effeithiol.
Diffygionhaenau epitacsial silicon carbidwedi'u rhannu'n bennaf yn ddau gategori: diffygion crisial a diffygion morffoleg arwyneb. Mae diffygion crisial, gan gynnwys diffygion pwynt, dadleoliadau sgriw, diffygion microtubule, dadleoliadau ymyl, ac ati, yn deillio'n bennaf o ddiffygion ar swbstradau SiC ac yn tryledu i'r haen epitacsial. Gellir gweld diffygion morffoleg arwyneb yn uniongyrchol gyda'r llygad noeth gan ddefnyddio microsgop ac mae ganddynt nodweddion morffolegol nodweddiadol. Mae diffygion morffoleg arwyneb yn bennaf yn cynnwys: Crafiad, Diffyg Trionglog, Diffyg Moron, Cwymp, a Gronyn, fel y dangosir yn Ffigur 4. Yn ystod y broses epitacsial, gall gronynnau tramor, diffygion swbstrad, difrod i'r wyneb, a gwyriadau proses epitacsial i gyd effeithio ar y modd twf llif cam lleol, gan arwain at ddiffygion morffoleg arwyneb.
Tabl 1. Achosion ffurfio diffygion matrics cyffredin a diffygion morffoleg arwyneb mewn haenau epitacsial SiC
Diffygion pwynt
Mae diffygion pwynt yn cael eu ffurfio gan fylchau neu leoedd gwag mewn 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 ïonau. 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 ddadleoliadau sgriw gwag sy'n ymledu ar hyd yr echelin twf, gyda fector Burgers <0001>. Mae diamedr microdiwbiau yn amrywio o ffracsiwn o ficron i ddegau o ficron. Mae microdiwbiau'n dangos nodweddion arwyneb mawr tebyg i byllau ar wyneb wafferi SiC. Yn nodweddiadol, mae dwysedd microdiwbiau tua 0.1~1cm-2 ac mae'n parhau i ostwng wrth fonitro ansawdd cynhyrchu wafferi masnachol.
Dadleoliadau sgriw (TSD) a dadleoliadau ymyl (TED)
Dadleoliadau mewn SiC yw prif ffynhonnell dirywiad 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 wyneb y wafer a dod â nodweddion arwyneb bach tebyg i byllau (Ffigur 4b). Yn nodweddiadol, mae dwysedd dadleoliadau ymyl tua 10 gwaith dwysedd dadleoliadau sgriw. Gall dadleoliadau sgriw estynedig, hynny yw, sy'n ymestyn o'r swbstrad i'r epilayer, hefyd drawsnewid yn ddiffygion eraill a lledaenu ar hyd yr echelin twf. Yn ystodSiC epitacsialtwf, mae dadleoliadau sgriw yn cael eu trosi'n namau pentyrru (SF) neu ddiffygion moron, tra dangosir bod dadleoliadau ymyl mewn epihaenau yn cael eu trosi o ddadleoliadau plân sylfaenol (BPDs) a etifeddwyd o'r swbstrad yn ystod twf epitacsial.
Dadleoliad plân sylfaenol (BPD)
Wedi'i leoli ar y plân sylfaenol SiC, gyda fector Burgers o 1/3 <11–20>. Anaml y mae BPDs yn ymddangos ar wyneb wafferi SiC. Maent fel arfer wedi'u crynhoi ar y swbstrad gyda dwysedd o 1500 cm-2, tra mai dim ond tua 10 cm-2 yw eu dwysedd yn yr epilayer. Mae canfod BPDs gan ddefnyddio ffotoluminescence (PL) yn dangos nodweddion llinol, fel y dangosir yn Ffigur 4c. Yn ystodSiC epitacsialtwf, gellir trosi BPDs estynedig yn ffawtiau pentyrru (SF) neu ddatleoliadau ymyl (TED).
Namau pentyrru (SFs)
Diffygion yn nhrefn pentyrru'r plân gwaelodol SiC. Gall namau pentyrru ymddangos yn yr haen epitacsial trwy etifeddu SFs yn y swbstrad, neu fod yn gysylltiedig ag estyniad a thrawsnewidiad dadleoliadau plân gwaelodol (BPDs) a dadleoliadau sgriw 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 namau pentyrru yn SiC, megis math Shockley a math Frank, oherwydd gall hyd yn oed ychydig bach o anhwylder ynni pentyrru rhwng planau arwain at afreoleidd-dra sylweddol yn y dilyniant pentyrru.
Cwymp
Mae'r diffyg cwympo yn deillio'n bennaf o'r gostyngiad gronynnau ar waliau uchaf ac ochr y siambr adwaith yn ystod y broses dyfu, y gellir ei optimeiddio trwy optimeiddio'r broses cynnal a chadw cyfnodol ar nwyddau traul graffit y siambr adwaith.
Diffyg trionglog
Mae'n gynhwysiant polyteip 3C-SiC sy'n ymestyn i wyneb yr epihaen SiC ar hyd cyfeiriad y plân gwaelodol, fel y dangosir yn Ffigur 4g. Gall gael ei gynhyrchu gan y gronynnau sy'n cwympo ar wyneb yr epihaen SiC yn ystod twf epitacsial. Mae'r gronynnau wedi'u hymgorffori yn yr epihaen ac yn ymyrryd â'r broses dwf, gan arwain at gynhwysiadau polyteip 3C-SiC, sy'n dangos nodweddion arwyneb trionglog miniog gyda'r gronynnau wedi'u lleoli ar fertigau'r rhanbarth trionglog. Mae llawer o astudiaethau hefyd wedi priodoli tarddiad cynhwysiadau polyteip i grafiadau arwyneb, microbibellau, a pharamedrau amhriodol y broses dwf.
Diffyg moron
Mae diffyg moron yn gymhleth nam pentyrru gyda dau ben wedi'u lleoli ar y planau crisial gwaelodol TSD ac SF, wedi'u terfynu gan ddadleoliad math Frank, ac mae maint y nam moron yn gysylltiedig â'r nam pentyrru prismatig. Mae cyfuniad y nodweddion hyn yn ffurfio morffoleg arwyneb y nam 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 cael eu ffurfio'n hawdd wrth grafiadau caboli, TSDs, neu ddiffygion swbstrad.
Crafiadau
Mae crafiadau yn ddifrod 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 i 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 clystyru cam yn ddiffyg arwyneb a ffurfir yn ystod y broses twf epitacsial SiC, sy'n cynhyrchu trionglau aflem neu nodweddion trapezoidaidd ar wyneb yr epihaen SiC. Mae yna lawer o ddiffygion arwyneb eraill, megis pyllau arwyneb, lympiau a staeniau. Mae'r diffygion hyn fel arfer yn cael eu hachosi gan brosesau twf heb eu optimeiddio a chael gwared anghyflawn ar ddifrod caboli, sy'n effeithio'n andwyol ar berfformiad dyfeisiau.
Amser postio: Mehefin-05-2024