晶圆弯曲的原因和数学模型

在薄膜中的应力常常导致从外延的生长过程，并从热膨胀系数（TEC）匹配在两个金属有机物化学气相沉积和氢化物气相外延的前生长流程。例如，典型地观察到的应力是由热应力在后的生长过程，这通常被认为带来的缺陷或损坏膜，例如，位错，屈曲为主，而开裂。通常裂缝延伸到主拉应力薄脆层内，并与氮化镓/蓝宝石的界面交互。由于在氮化镓薄膜和蓝宝石之间的TECs的失配，会发生晶圆弯曲时的氮化镓薄膜是由蓝宝石冷却后机械地约束。热应力，晶片的弯曲，和开裂是阻碍的大面积的氮化镓衬底的生产和氮化镓薄膜中的应用的主要缺点。晶片弯曲和应力集中显著不仅影响了器件的机械性能，而且其光，电和磁性质。因此，降低晶圆弯曲和应力集中在氮化镓薄膜是非常重要的。据所知，有没有可行的方法来降低氮化镓晶圆弯曲和晶圆弯曲几篇论文已经发表。

当氮化镓时使用MOCVD生长在蓝宝石衬底上，弯曲将发生在外延片。有三个主要因素的晶圆弯曲。一个是外延晶片的上下界面之间的温度差。下表面温度比上表面的高，以使下表面的膨胀可以是比该上表面的直径，使得外延片凹面。另一个是蓝宝石衬底和外延材料，这使得从拉伸和压缩应力的蓝宝石遭受并产生凹面或凸面弯曲之间的晶格失配。三是外延材料与蓝宝石基板，主要发生在骤升或外界温度的突然下降的情况下之间的热失配。


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