Teknolojia kuu kwa ukuaji waEpitaxial ya SiCKwanza kabisa, nyenzo ni teknolojia ya kudhibiti kasoro, hasa kwa teknolojia ya kudhibiti kasoro ambayo inaweza kusababisha hitilafu ya kifaa au uharibifu wa kuegemea. Utafiti wa utaratibu wa kasoro za substrate unaoenea kwenye safu ya epitaxial wakati wa mchakato wa ukuaji wa epitaxial, sheria za uhamisho na mabadiliko ya kasoro kwenye kiolesura kati ya substrate na safu ya epitaxial, na utaratibu wa nucleation wa kasoro ndio msingi wa kufafanua uhusiano kati ya kasoro za substrate na kasoro za kimuundo za epitaxial, ambazo zinaweza kuongoza vyema uchunguzi wa substrate na uboreshaji wa mchakato wa epitaxial.
Kasoro zatabaka za epitaxial za kabidi ya silikonizimegawanywa katika makundi mawili: kasoro za fuwele na kasoro za mofolojia ya uso. Kasoro za fuwele, ikiwa ni pamoja na kasoro za nukta, kukatika kwa skrubu, kasoro za mikrotubuli, kukatika kwa ukingo, n.k., kwa kiasi kikubwa hutokana na kasoro kwenye substrates za SiC na kuenea kwenye safu ya epitaxial. Kasoro za mofolojia ya uso zinaweza kuzingatiwa moja kwa moja kwa jicho uchi kwa kutumia darubini na kuwa na sifa za kawaida za mofolojia. Kasoro za mofolojia ya uso ni pamoja na: Mikwaruzo, Kasoro ya pembetatu, Kasoro ya karoti, Kushuka, na Chembe, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 4. Wakati wa mchakato wa epitaxial, chembe za kigeni, kasoro za substrate, uharibifu wa uso, na kupotoka kwa mchakato wa epitaxial vyote vinaweza kuathiri hali ya ukuaji wa mtiririko wa hatua ya ndani, na kusababisha kasoro za mofolojia ya uso.
Jedwali 1. Sababu za uundaji wa kasoro za kawaida za matrix na kasoro za mofolojia ya uso katika tabaka za epitaxial za SiC
Kasoro za nukta
Kasoro za nukta huundwa na nafasi wazi au mapengo katika sehemu moja ya kimiani au sehemu kadhaa za kimiani, na hazina upanuzi wa anga. Kasoro za nukta zinaweza kutokea katika kila mchakato wa uzalishaji, haswa katika upandikizaji wa ioni. Hata hivyo, ni vigumu kuzigundua, na uhusiano kati ya mabadiliko ya kasoro za nukta na kasoro zingine pia ni ngumu sana.
Mabomba Madogo (MP)
Mabomba madogo ni mipasuko yenye mashimo ambayo huenea kando ya mhimili wa ukuaji, yenye vekta ya Burgers <0001>. Kipenyo cha mirija midogo kinaanzia sehemu ya mikroni hadi makumi ya mikroni. Mirija midogo huonyesha vipengele vikubwa vya uso kama shimo kwenye uso wa wafer za SiC. Kwa kawaida, msongamano wa mirija midogo ni takriban 0.1~1cm-2 na unaendelea kupungua katika ufuatiliaji wa ubora wa uzalishaji wa wafer kibiashara.
Kutengana kwa skrubu (TSD) na kutengana kwa kingo (TED)
Kutoweka kwa vifaa katika SiC ndio chanzo kikuu cha uharibifu na hitilafu ya kifaa. Kutoweka kwa skrubu (TSD) na kutoweka kwa kingo (TED) huendeshwa kando ya mhimili wa ukuaji, huku vekta za Burgers zikiwa <0001> na 1/3<11–20>, mtawalia.
Kutengana kwa skrubu (TSD) na kutengana kwa kingo (TED) kunaweza kuenea kutoka kwenye sehemu ya chini hadi kwenye uso wa wafer na kuleta vipengele vidogo vya uso kama shimo (Mchoro 4b). Kwa kawaida, msongamano wa kutengana kwa kingo ni takriban mara 10 ya kutengana kwa skrubu. Kutengana kwa skrubu kwa muda mrefu, yaani, kuanzia sehemu ya chini hadi kwenye safu ya juu, kunaweza pia kubadilika kuwa kasoro zingine na kuenea kando ya mhimili wa ukuaji.Epitaxial ya SiCukuaji, kukatika kwa skrubu hubadilishwa kuwa makosa ya kurundika (SF) au kasoro za karoti, huku kukatika kwa ukingo katika tabaka za juu za epilayers kuonyeshwa kubadilishwa kutoka kukatika kwa ndege ya msingi (BPDs) iliyorithiwa kutoka kwa substrate wakati wa ukuaji wa epitaxial.
Kutengana kwa ndege ya msingi (BPD)
Iko kwenye ndege ya msingi ya SiC, ikiwa na vekta ya Burgers ya 1/3 <11–20>. BPDs huonekana mara chache kwenye uso wa wafers za SiC. Kwa kawaida hujilimbikizia kwenye sehemu ya chini yenye msongamano wa 1500 cm-2, huku msongamano wao kwenye safu ya juu ya ukuta ni takriban 10 cm-2 pekee. Ugunduzi wa BPDs kwa kutumia mwangaza wa mwanga (PL) unaonyesha vipengele vya mstari, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 4c.Epitaxial ya SiCukuaji, BPD zilizopanuliwa zinaweza kubadilishwa kuwa makosa ya kurundika (SF) au kutengana kwa kingo (TED).
Makosa ya kupanga (SFs)
Kasoro katika mfuatano wa upangaji wa ndege ya msingi ya SiC. Makosa ya upangaji yanaweza kuonekana kwenye safu ya epitaxial kwa kurithi SF kwenye substrate, au kuhusishwa na upanuzi na mabadiliko ya utengano wa ndege ya msingi (BPDs) na utengano wa skrubu za uzi (TSDs). Kwa ujumla, msongamano wa SFs ni chini ya 1 cm-2, na huonyesha sifa ya pembetatu inapogunduliwa kwa kutumia PL, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 4e. Hata hivyo, aina mbalimbali za makosa ya upangaji zinaweza kuundwa katika SiC, kama vile aina ya Shockley na aina ya Frank, kwa sababu hata kiasi kidogo cha usumbufu wa nishati ya upangaji kati ya ndege kinaweza kusababisha kutofautiana sana katika mfuatano wa upangaji.
Kuanguka
Kasoro ya anguko hutokana hasa na kushuka kwa chembe kwenye kuta za juu na za pembeni za chumba cha mmenyuko wakati wa mchakato wa ukuaji, ambao unaweza kuboreshwa kwa kuboresha mchakato wa matengenezo ya mara kwa mara ya vifaa vya matumizi vya grafiti vya chumba cha mmenyuko.
Kasoro ya pembetatu
Ni mchanganyiko wa politype ya 3C-SiC unaoenea hadi kwenye uso wa safu ya SiC kando ya mwelekeo wa ndege ya msingi, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 4g. Inaweza kuzalishwa na chembe zinazoanguka kwenye uso wa safu ya SiC wakati wa ukuaji wa epitaxial. Chembe hizo hupachikwa kwenye safu ya epi na kuingilia mchakato wa ukuaji, na kusababisha mchanganyiko wa politype ya 3C-SiC, ambao unaonyesha sifa za uso wa pembe tatu zenye pembe kali na chembe zilizo kwenye vipeo vya eneo la pembe tatu. Tafiti nyingi pia zimehusisha asili ya mchanganyiko wa politype na mikwaruzo ya uso, mikropipe, na vigezo visivyofaa vya mchakato wa ukuaji.
Kasoro ya karoti
Kasoro ya karoti ni mchanganyiko wa hitilafu ya kurundika yenye ncha mbili ziko kwenye ndege za fuwele za msingi za TSD na SF, ikimalizishwa na mgawanyiko wa aina ya Frank, na ukubwa wa kasoro ya karoti unahusiana na hitilafu ya kurundika ya prismatic. Mchanganyiko wa vipengele hivi huunda mofolojia ya uso wa kasoro ya karoti, ambayo inaonekana kama umbo la karoti lenye msongamano wa chini ya 1 cm-2, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 4f. Kasoro za karoti huundwa kwa urahisi wakati wa kung'arisha mikwaruzo, TSD, au kasoro za substrate.
Mikwaruzo
Mikwaruzo ni uharibifu wa kiufundi kwenye uso wa wafer za SiC zinazoundwa wakati wa mchakato wa uzalishaji, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 4h. Mikwaruzo kwenye substrate ya SiC inaweza kuingilia ukuaji wa safu ya juu, kutoa safu ya mikwaruzo yenye msongamano mkubwa ndani ya safu ya juu, au mikwaruzo inaweza kuwa msingi wa uundaji wa kasoro za karoti. Kwa hivyo, ni muhimu kung'arisha wafer za SiC vizuri kwa sababu mikwaruzo hii inaweza kuwa na athari kubwa kwenye utendaji wa kifaa inapoonekana katika eneo linalofanya kazi la kifaa.
Kasoro zingine za umbo la uso
Kuunganisha kwa hatua ni kasoro ya uso inayoundwa wakati wa mchakato wa ukuaji wa epitaxial ya SiC, ambayo hutoa pembetatu butu au vipengele vya trapezoidal kwenye uso wa safu ya epilari ya SiC. Kuna kasoro nyingine nyingi za uso, kama vile mashimo ya uso, matuta na madoa. Kasoro hizi kwa kawaida husababishwa na michakato ya ukuaji isiyoboreshwa na kuondolewa kikamilifu kwa uharibifu wa kung'arisha, ambayo huathiri vibaya utendaji wa kifaa.
Muda wa chapisho: Juni-05-2024