ເຕັກໂນໂລຢີຫຼັກສຳລັບການເຕີບໂຕຂອງSiC epitaxialວັດສະດຸແມ່ນເຕັກໂນໂລຊີການຄວບຄຸມຂໍ້ບົກຜ່ອງ, ໂດຍສະເພາະສຳລັບເຕັກໂນໂລຊີການຄວບຄຸມຂໍ້ບົກຜ່ອງທີ່ມີແນວໂນ້ມທີ່ຈະເກີດຄວາມລົ້ມເຫຼວຂອງອຸປະກອນ ຫຼື ຄວາມໜ້າເຊື່ອຖືຫຼຸດລົງ. ການສຶກສາກົນໄກຂອງຂໍ້ບົກຜ່ອງຂອງຊັ້ນໃຕ້ດິນທີ່ຂະຫຍາຍໄປສູ່ຊັ້ນ epitaxial ໃນລະຫວ່າງຂະບວນການເຕີບໂຕຂອງ epitaxial, ກົດໝາຍການໂອນ ແລະ ການຫັນປ່ຽນຂອງຂໍ້ບົກຜ່ອງຢູ່ຈຸດເຊື່ອມຕໍ່ລະຫວ່າງຊັ້ນໃຕ້ດິນ ແລະ ຊັ້ນ epitaxial, ແລະ ກົນໄກການສ້າງນິວເຄຼຍຂອງຂໍ້ບົກຜ່ອງແມ່ນພື້ນຖານສຳລັບການຊີ້ແຈງຄວາມສຳພັນລະຫວ່າງຂໍ້ບົກຜ່ອງຂອງຊັ້ນໃຕ້ດິນ ແລະ ຂໍ້ບົກຜ່ອງຂອງໂຄງສ້າງ epitaxial, ເຊິ່ງສາມາດນຳພາການກວດລ້າງຊັ້ນໃຕ້ດິນ ແລະ ການເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງຂະບວນການ epitaxial ໄດ້ຢ່າງມີປະສິດທິພາບ.
ຂໍ້ບົກຜ່ອງຂອງຊັ້ນ epitaxial ຊິລິກອນຄາໄບສ່ວນຫຼາຍແມ່ນແບ່ງອອກເປັນສອງປະເພດຄື: ຂໍ້ບົກຜ່ອງຂອງຜລຶກ ແລະ ຂໍ້ບົກຜ່ອງດ້ານຮູບຮ່າງໜ້າດິນ. ຂໍ້ບົກຜ່ອງຂອງຜລຶກ, ລວມທັງຂໍ້ບົກຜ່ອງຈຸດ, ການເຄື່ອນທີ່ຂອງສະກູ, ຂໍ້ບົກຜ່ອງຂອງຈຸລະພາກ, ການເຄື່ອນທີ່ຂອງຂອບ, ແລະອື່ນໆ, ສ່ວນຫຼາຍແມ່ນມາຈາກຂໍ້ບົກຜ່ອງເທິງຊັ້ນ SiC ແລະແຜ່ລາມໄປສູ່ຊັ້ນ epitaxial. ຂໍ້ບົກຜ່ອງດ້ານຮູບຮ່າງໜ້າດິນສາມາດສັງເກດໄດ້ໂດຍກົງດ້ວຍຕາເປົ່າໂດຍໃຊ້ກ້ອງຈຸລະທັດ ແລະມີລັກສະນະທາງດ້ານຮູບຮ່າງທົ່ວໄປ. ຂໍ້ບົກຜ່ອງດ້ານຮູບຮ່າງໜ້າດິນສ່ວນໃຫຍ່ປະກອບມີ: ຮອຍຂີດຂ່ວນ, ຂໍ້ບົກຜ່ອງສາມຫຼ່ຽມ, ຂໍ້ບົກຜ່ອງຂອງແຄລອດ, ການຕົກລົງ, ແລະອະນຸພາກ, ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 4. ໃນລະຫວ່າງຂະບວນການ epitaxial, ອະນຸພາກຕ່າງປະເທດ, ຂໍ້ບົກຜ່ອງຂອງຊັ້ນ, ຄວາມເສຍຫາຍຂອງໜ້າດິນ, ແລະຄວາມແຕກຕ່າງຂອງຂະບວນການ epitaxial ອາດຈະສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ຮູບແບບການເຕີບໂຕຂອງກະແສຂັ້ນຕອນທ້ອງຖິ່ນ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ເກີດຂໍ້ບົກຜ່ອງດ້ານຮູບຮ່າງໜ້າດິນ.
ຕາຕະລາງທີ 1. ສາເຫດຂອງການສ້າງຕັ້ງຂອງຂໍ້ບົກຜ່ອງທົ່ວໄປຂອງແມັດຕຣິກ ແລະ ຂໍ້ບົກຜ່ອງດ້ານຮູບຮ່າງພື້ນຜິວໃນຊັ້ນ SiC epitaxial
ຈຸດບົກຜ່ອງ
ຈຸດບົກຜ່ອງແມ່ນເກີດຈາກຊ່ອງວ່າງ ຫຼື ຊ່ອງຫວ່າງຢູ່ຈຸດຕາຂ່າຍດຽວ ຫຼື ຫຼາຍຈຸດຕາຂ່າຍ, ແລະ ພວກມັນບໍ່ມີການຂະຫຍາຍອອກ. ຈຸດບົກຜ່ອງອາດຈະເກີດຂຶ້ນໃນທຸກໆຂະບວນການຜະລິດ, ໂດຍສະເພາະໃນການຝັງໄອອອນ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ພວກມັນຍາກທີ່ຈະກວດພົບ, ແລະ ຄວາມສຳພັນລະຫວ່າງການຫັນປ່ຽນຂອງຈຸດບົກຜ່ອງ ແລະ ຂໍ້ບົກຜ່ອງອື່ນໆກໍ່ຂ້ອນຂ້າງສັບສົນ.
ໄມໂຄຣທໍ່ (MP)
ທໍ່ນ້ອຍໆແມ່ນການເຄື່ອນທີ່ຂອງສະກູຮູທີ່ແຜ່ລາມໄປຕາມແກນການເຕີບໃຫຍ່, ດ້ວຍເວັກເຕີ Burgers <0001>. ເສັ້ນຜ່າສູນກາງຂອງທໍ່ນ້ອຍໆມີຕັ້ງແຕ່ສ່ວນໜຶ່ງຂອງໄມຄຣອນຈົນເຖິງຫຼາຍສິບໄມຄຣອນ. ທໍ່ນ້ອຍໆສະແດງໃຫ້ເຫັນລັກສະນະພື້ນຜິວຄ້າຍຄືຂຸມຂະໜາດໃຫຍ່ຢູ່ເທິງພື້ນຜິວຂອງແຜ່ນ SiC. ໂດຍປົກກະຕິແລ້ວ, ຄວາມໜາແໜ້ນຂອງທໍ່ນ້ອຍໆແມ່ນປະມານ 0.1~1 ຊມ-2 ແລະສືບຕໍ່ຫຼຸດລົງໃນການຕິດຕາມກວດກາຄຸນນະພາບການຜະລິດແຜ່ນທາງການຄ້າ.
ການເຄື່ອນທີ່ຂອງສະກູ (TSD) ແລະ ການເຄື່ອນທີ່ຂອງຂອບ (TED)
ການເຄື່ອນທີ່ໃນ SiC ແມ່ນແຫຼ່ງຕົ້ນຕໍຂອງການເສື່ອມສະພາບ ແລະ ຄວາມລົ້ມເຫຼວຂອງອຸປະກອນ. ທັງການເຄື່ອນທີ່ຂອງສະກູ (TSD) ແລະ ການເຄື່ອນທີ່ຂອງຂອບ (TED) ແລ່ນຕາມແກນການເຕີບໂຕ, ໂດຍມີເວັກເຕີ Burgers <0001> ແລະ 1/3<11–20>, ຕາມລຳດັບ.
ທັງການເຄື່ອນທີ່ຂອງສະກູ (TSD) ແລະ ການເຄື່ອນທີ່ຂອງຂອບ (TED) ສາມາດຂະຫຍາຍອອກຈາກຊັ້ນຮອງພື້ນໄປຫາໜ້າແຜ່ນເວເຟີ ແລະ ນຳເອົາລັກສະນະໜ້າດິນຄ້າຍຄືຂຸມນ້ອຍໆ (ຮູບທີ 4b). ໂດຍປົກກະຕິແລ້ວ, ຄວາມໜາແໜ້ນຂອງການເຄື່ອນທີ່ຂອງຂອບແມ່ນປະມານ 10 ເທົ່າຂອງການເຄື່ອນທີ່ຂອງສະກູ. ການເຄື່ອນທີ່ຂອງສະກູທີ່ຂະຫຍາຍອອກໄປ, ນັ້ນຄື, ການຂະຫຍາຍອອກຈາກຊັ້ນຮອງພື້ນໄປຫາຊັ້ນຜະໜັງ, ອາດຈະປ່ຽນເປັນຂໍ້ບົກຜ່ອງອື່ນໆ ແລະ ແຜ່ລາມໄປຕາມແກນການເຕີບໂຕ. ໃນລະຫວ່າງSiC epitaxialການເຕີບໂຕ, ການເຄື່ອນທີ່ຂອງສະກູຈະຖືກປ່ຽນເປັນຮອຍແຕກຊ້ອນກັນ (SF) ຫຼື ຮອຍແຕກຂອງແຄລອດ, ໃນຂະນະທີ່ຮອຍແຕກຂອງຂອບໃນຊັ້ນ epilayers ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຖືກປ່ຽນມາຈາກຮອຍແຕກຂອງລະນາບພື້ນຖານ (BPDs) ທີ່ສືບທອດມາຈາກຊັ້ນຮອງພື້ນໃນລະຫວ່າງການເຕີບໃຫຍ່ຂອງຊັ້ນ epitaxial.
ການເຄື່ອນທີ່ຂອງລະນາບພື້ນຖານ (BPD)
ຕັ້ງຢູ່ເທິງລະນາບພື້ນຖານຂອງ SiC, ໂດຍມີເວັກເຕີ Burgers 1/3 <11–20>. BPDs ບໍ່ຄ່ອຍຈະປາກົດຢູ່ເທິງໜ້າດິນຂອງແຜ່ນ SiC. ພວກມັນມັກຈະເຂັ້ມຂຸ້ນຢູ່ເທິງຊັ້ນຮອງພື້ນທີ່ມີຄວາມໜາແໜ້ນ 1500 cm-2, ໃນຂະນະທີ່ຄວາມໜາແໜ້ນຂອງພວກມັນໃນຊັ້ນ epilayer ແມ່ນພຽງແຕ່ປະມານ 10 cm-2. ການກວດຫາ BPDs ໂດຍໃຊ້ photoluminescence (PL) ສະແດງໃຫ້ເຫັນລັກສະນະເສັ້ນຊື່, ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 4c. ໃນລະຫວ່າງSiC epitaxialການເຕີບໂຕ, BPD ທີ່ຂະຫຍາຍອອກໄປອາດຈະຖືກປ່ຽນເປັນຄວາມຜິດປົກກະຕິຂອງການຊ້ອນກັນ (SF) ຫຼື ການເຄື່ອນທີ່ຂອງຂອບ (TED).
ຄວາມຜິດພາດຂອງການຊ້ອນກັນ (SFs)
ຂໍ້ບົກຜ່ອງໃນລໍາດັບການຊ້ອນກັນຂອງລະນາບພື້ນຖານ SiC. ຂໍ້ບົກຜ່ອງຂອງການຊ້ອນກັນສາມາດປາກົດຢູ່ໃນຊັ້ນ epitaxial ໂດຍການສືບທອດ SFs ໃນ substrate, ຫຼືກ່ຽວຂ້ອງກັບການຂະຫຍາຍ ແລະ ການຫັນປ່ຽນຂອງການເຄື່ອນທີ່ຂອງລະນາບພື້ນຖານ (BPDs) ແລະ ການເຄື່ອນທີ່ຂອງສະກູເກຼียว (TSDs). ໂດຍທົ່ວໄປ, ຄວາມໜາແໜ້ນຂອງ SFs ແມ່ນໜ້ອຍກວ່າ 1 cm-2, ແລະ ພວກມັນສະແດງລັກສະນະສາມຫຼ່ຽມເມື່ອກວດພົບໂດຍໃຊ້ PL, ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 4e. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ຂໍ້ບົກຜ່ອງຂອງການຊ້ອນກັນຫຼາຍປະເພດສາມາດເກີດຂຶ້ນໄດ້ໃນ SiC, ເຊັ່ນ: ປະເພດ Shockley ແລະ ປະເພດ Frank, ເພາະວ່າເຖິງແມ່ນວ່າຄວາມຜິດປົກກະຕິຂອງພະລັງງານການຊ້ອນກັນເລັກນ້ອຍລະຫວ່າງລະນາບສາມາດນໍາໄປສູ່ຄວາມບໍ່ສະໝໍ່າສະເໝີຢ່າງຫຼວງຫຼາຍໃນລໍາດັບການຊ້ອນກັນ.
ການຕົກຕໍ່າ
ຂໍ້ບົກຜ່ອງດ້ານການຕົກຕໍ່າສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນເກີດຈາກການຕົກຂອງອະນຸພາກຢູ່ຝາດ້ານເທິງ ແລະ ຂ້າງຂອງຫ້ອງປະຕິກິລິຍາໃນລະຫວ່າງຂະບວນການເຕີບໃຫຍ່, ເຊິ່ງສາມາດເພີ່ມປະສິດທິພາບໄດ້ໂດຍການເພີ່ມປະສິດທິພາບຂະບວນການບຳລຸງຮັກສາເປັນໄລຍະຂອງວັດສະດຸບໍລິໂພກແກຣໄຟທ໌ໃນຫ້ອງປະຕິກິລິຍາ.
ຂໍ້ບົກຜ່ອງສາມຫຼ່ຽມ
ມັນເປັນການລວມຕົວ polytype 3C-SiC ທີ່ຂະຫຍາຍໄປສູ່ໜ້າດິນຂອງຊັ້ນ epitaxial SiC ຕາມທິດທາງຂອງລະນາບພື້ນຖານ, ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 4g. ມັນອາດຈະເກີດຂື້ນໂດຍອະນຸພາກທີ່ຕົກລົງມາເທິງໜ້າດິນຂອງຊັ້ນ epitaxial SiC ໃນລະຫວ່າງການເຕີບໂຕຂອງ epitaxial. ອະນຸພາກຖືກຝັງຢູ່ໃນຊັ້ນ epitaxial ແລະແຊກແຊງຂະບວນການເຕີບໂຕ, ເຊິ່ງສົ່ງຜົນໃຫ້ເກີດການລວມຕົວ polytype 3C-SiC, ເຊິ່ງສະແດງໃຫ້ເຫັນລັກສະນະໜ້າດິນຮູບສາມຫຼ່ຽມທີ່ມີມຸມແຫຼມກັບອະນຸພາກທີ່ຕັ້ງຢູ່ຈຸດສູງສຸດຂອງພາກພື້ນຮູບສາມຫຼ່ຽມ. ການສຶກສາຫຼາຍໆຄັ້ງຍັງໄດ້ອະທິບາຍຕົ້ນກຳເນີດຂອງການລວມຕົວ polytype ຕໍ່ກັບຮອຍຂີດຂ່ວນໜ້າດິນ, ທໍ່ນ້ອຍໆ, ແລະຕົວກໍານົດການທີ່ບໍ່ເໝາະສົມຂອງຂະບວນການເຕີບໂຕ.
ຂໍ້ບົກຜ່ອງຂອງແຄລອດ
ຂໍ້ບົກຜ່ອງຂອງແຄລອດແມ່ນຄວາມສັບສົນຂອງຮອຍແຕກທີ່ຊ້ອນກັນທີ່ມີສອງສົ້ນຕັ້ງຢູ່ທີ່ລະນາບຜລຶກພື້ນຖານ TSD ແລະ SF, ສິ້ນສຸດດ້ວຍການເຄື່ອນທີ່ແບບ Frank, ແລະຂະໜາດຂອງຮອຍແຕກຂອງແຄລອດແມ່ນກ່ຽວຂ້ອງກັບຮອຍແຕກທີ່ຊ້ອນກັນແບບ prismatic. ການລວມກັນຂອງລັກສະນະເຫຼົ່ານີ້ປະກອບເປັນຮູບຮ່າງພື້ນຜິວຂອງຮອຍແຕກຂອງແຄລອດ, ເຊິ່ງເບິ່ງຄືກັບຮູບຮ່າງຂອງແຄລອດທີ່ມີຄວາມໜາແໜ້ນໜ້ອຍກວ່າ 1 cm-2, ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 4f. ຂໍ້ບົກຜ່ອງຂອງແຄລອດສາມາດເກີດຂຶ້ນໄດ້ງ່າຍຢູ່ທີ່ຮອຍຂີດຂ່ວນຂັດ, TSD, ຫຼື ຂໍ້ບົກຜ່ອງຂອງຊັ້ນຮອງພື້ນ.
ຮອຍຂີດຂ່ວນ
ຮອຍຂີດຂ່ວນແມ່ນຄວາມເສຍຫາຍທາງກົນຈັກຢູ່ເທິງໜ້າຜິວຂອງແຜ່ນ SiC ທີ່ເກີດຂຶ້ນໃນລະຫວ່າງຂະບວນການຜະລິດ, ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 4h. ຮອຍຂີດຂ່ວນເທິງຊັ້ນຮອງພື້ນ SiC ອາດຈະລົບກວນການເຕີບໂຕຂອງຊັ້ນ epithelial, ເຮັດໃຫ້ເກີດການເຄື່ອນທີ່ທີ່ມີຄວາມໜາແໜ້ນສູງພາຍໃນຊັ້ນ epithelial, ຫຼື ຮອຍຂີດຂ່ວນອາດກາຍເປັນພື້ນຖານສຳລັບການສ້າງຂໍ້ບົກຜ່ອງຂອງແຄລອດ. ດັ່ງນັ້ນ, ມັນຈຶ່ງມີຄວາມສຳຄັນທີ່ຈະຕ້ອງຂັດແຜ່ນ SiC ຢ່າງຖືກຕ້ອງ ເພາະວ່າຮອຍຂີດຂ່ວນເຫຼົ່ານີ້ສາມາດສົ່ງຜົນກະທົບຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຕໍ່ປະສິດທິພາບຂອງອຸປະກອນເມື່ອພວກມັນປາກົດຢູ່ໃນພື້ນທີ່ທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວຂອງອຸປະກອນ.
ຂໍ້ບົກຜ່ອງດ້ານຮູບຮ່າງພື້ນຜິວອື່ນໆ
ການມັດເປັນຂັ້ນຕອນແມ່ນຂໍ້ບົກຜ່ອງດ້ານໜ້າດິນທີ່ເກີດຂຶ້ນໃນລະຫວ່າງຂະບວນການເຕີບໃຫຍ່ຂອງ SiC epitaxial, ເຊິ່ງຜະລິດຮູບສາມຫຼ່ຽມມຸມອຽງ ຫຼື ລັກສະນະ trapezoidal ເທິງໜ້າດິນຂອງຊັ້ນ epitaxial SiC. ຍັງມີຂໍ້ບົກຜ່ອງດ້ານໜ້າດິນອື່ນໆອີກຫຼາຍຢ່າງ, ເຊັ່ນ: ຂຸມໜ້າດິນ, ຮອຍຕຸ່ມ ແລະ ຮອຍເປື້ອນ. ຂໍ້ບົກຜ່ອງເຫຼົ່ານີ້ມັກຈະເກີດຈາກຂະບວນການເຕີບໂຕທີ່ບໍ່ໄດ້ປະສິດທິພາບ ແລະ ການກຳຈັດຄວາມເສຍຫາຍຈາກການຂັດເງົາທີ່ບໍ່ຄົບຖ້ວນ, ເຊິ່ງສົ່ງຜົນກະທົບທາງລົບຕໍ່ປະສິດທິພາບຂອງອຸປະກອນ.
ເວລາໂພສ: ມິຖຸນາ-05-2024