Halfgeleierkragtoestelle beklee 'n kernposisie in kragelektroniese stelsels, veral in die konteks van die vinnige ontwikkeling van tegnologieë soos kunsmatige intelligensie, 5G-kommunikasie en nuwe energievoertuie, is die werkverrigtingvereistes daarvoor verbeter.
Silikonkarbied(4H-SiC) het 'n ideale materiaal geword vir die vervaardiging van hoëprestasie-halfgeleierkragtoestelle as gevolg van sy voordele soos wye bandgaping, hoë termiese geleidingsvermoë, hoë afbreekveldsterkte, hoë versadigingsdryftempo, chemiese stabiliteit en stralingsweerstand. 4H-SiC het egter hoë hardheid, hoë brosheid, sterk chemiese traagheid en hoë verwerkingsmoeilikheid. Die oppervlakkwaliteit van sy substraatwafel is deurslaggewend vir grootskaalse toesteltoepassings.
Daarom is die verbetering van die oppervlakkwaliteit van 4H-SiC-substraatwafels, veral die verwydering van die beskadigde laag op die wafelverwerkingsoppervlak, die sleutel tot die bereiking van doeltreffende, laeverlies- en hoëgehalte 4H-SiC-substraatwafelverwerking.
Eksperimenteer
Die eksperiment gebruik 'n 4-duim N-tipe 4H-SiC-staaf wat deur 'n fisiese dampvervoermetode gekweek word, wat verwerk word deur draadsny, slyp, growwe slyp, fyn slyp en polering, en teken die verwyderingsdikte van die C-oppervlak en Si-oppervlak aan. en die finale wafeldikte in elke proses.
Figuur 1 Skematiese diagram van 4H-SiC kristalstruktuur
Figuur 2 Dikte verwyder van C-kant en Si-kant van 4H-SiC waferna verskillende verwerkingstappe en dikte van wafer na verwerking
Die dikte, oppervlakmorfologie, ruwheid en meganiese eienskappe van die wafel is volledig gekenmerk deur wafer geometrie parameter toetser, differensiële interferensie mikroskoop, atoomkrag mikroskoop, oppervlak grofheid meet instrument en nanoindenter. Boonop is hoë-resolusie X-straaldiffraktometer gebruik om die kristalkwaliteit van die wafer te evalueer.
Hierdie eksperimentele stappe en toetsmetodes bied gedetailleerde tegniese ondersteuning vir die bestudering van die materiaalverwyderingstempo en oppervlakkwaliteit tydens die verwerking van 4H-SiC-wafers.
Deur eksperimente het die navorsers die veranderinge in materiaalverwyderingstempo (MRR), oppervlakmorfologie en grofheid, sowel as meganiese eienskappe en kristalkwaliteit van 4H- ontleed.SiC-wafersin verskillende verwerkingstappe (draadsny, slyp, grof slyp, fyn slyp, poleer).
Figuur 3 Materiaalverwyderingstempo van C-vlak en Si-vlak van 4H-SiC waferin verskillende verwerkingstappe
Die studie het bevind dat as gevolg van die anisotropie van meganiese eienskappe van verskillende kristalvlakke van 4H-SiC, daar 'n verskil in MRR tussen C-vlak en Si-vlak onder dieselfde proses is, en die MRR van C-vlak is aansienlik hoër as dié van Si-face. Met die bevordering van die verwerkingstappe word die oppervlakmorfologie en grofheid van 4H-SiC-wafers geleidelik geoptimaliseer. Na polering is die Ra van C-vlak 0.24nm, en die Ra van Si-vlak bereik 0.14nm, wat aan die behoeftes van epitaksiale groei kan voldoen.
Figuur 4 Optiese mikroskoopbeelde van die C-oppervlak (a~e) en Si-oppervlak (f~j) van 4H-SiC-wafer na verskillende verwerkingstappe
Figuur 5 Atoomkragmikroskoopbeelde van die C-oppervlak (a~c) en Si-oppervlak (d~f) van 4H-SiC-wafer na CLP-, FLP- en CMP-verwerkingstappe
Figuur 6 (a) elastiese modulus en (b) hardheid van die C-oppervlak en Si-oppervlak van 4H-SiC-wafer na verskillende verwerkingstappe
Die meganiese eienskaptoets toon dat die C-oppervlak van die wafer swakker taaiheid het as die Si-oppervlakmateriaal, 'n groter mate van bros breuk tydens verwerking, vinniger materiaalverwydering en relatief swak oppervlakmorfologie en -ruwheid. Die verwydering van die beskadigde laag op die verwerkte oppervlak is die sleutel tot die verbetering van die oppervlakkwaliteit van die wafer. Die halfhoogte breedte van die 4H-SiC (0004) wiegkromme kan gebruik word om die oppervlakskadelaag van die wafer intuïtief en akkuraat te karakteriseer en te ontleed.
Figuur 7 (0004) skommelkromme halfwydte van die C-vlak en Si-vlak van 4H-SiC wafer na verskillende verwerkingstappe
Die navorsingsresultate toon dat die oppervlakbeskadigde laag van die wafer geleidelik verwyder kan word na 4H-SiC waferverwerking, wat die oppervlakkwaliteit van die wafer effektief verbeter en 'n tegniese verwysing bied vir hoë-doeltreffendheid, lae verlies en hoë kwaliteit verwerking van 4H-SiC-substraatwafers.
Die navorsers het 4H-SiC-wafers verwerk deur verskillende verwerkingstappe soos draadsny, slyp, grofslyp, fyn slyp en poleer, en het die uitwerking van hierdie prosesse op die oppervlakkwaliteit van die wafer bestudeer.
Die resultate toon dat met die bevordering van die verwerkingstappe, die oppervlakmorfologie en grofheid van die wafer geleidelik geoptimaliseer word. Na polering bereik die grofheid van die C-vlak en Si-vlak onderskeidelik 0.24nm en 0.14nm, wat aan die vereistes van epitaksiale groei voldoen. Die C-vlak van die wafer het 'n swakker taaiheid as die Si-vlak materiaal, en is meer geneig tot bros breuk tydens verwerking, wat lei tot relatief swak oppervlak morfologie en grofheid. Die verwydering van die oppervlakskadelaag van die verwerkte oppervlak is die sleutel tot die verbetering van die oppervlakkwaliteit van die wafer. Die halfwydte van die 4H-SiC (0004) wiegkromme kan die oppervlakskadelaag van die wafer intuïtief en akkuraat karakteriseer.
Navorsing toon dat die beskadigde laag op die oppervlak van 4H-SiC-wafers geleidelik verwyder kan word deur 4H-SiC-waferverwerking, wat die oppervlakkwaliteit van die wafer effektief verbeter, wat 'n tegniese verwysing bied vir hoë doeltreffendheid, lae verlies en hoë- kwaliteit verwerking van 4H-SiC substraat wafers.
Postyd: Jul-08-2024