Pusvadītāju jaudas ierīces ieņem galveno vietu jaudas elektroniskajās sistēmās, īpaši saistībā ar straujo tehnoloģiju attīstību, piemēram, mākslīgais intelekts, 5G sakari un jauni enerģijas transportlīdzekļi, ir uzlabotas to veiktspējas prasības.
Silīcija karbīds(4H-SiC) ir kļuvis par ideālu materiālu augstas veiktspējas pusvadītāju jaudas ierīču ražošanai, pateicoties tā priekšrocībām, piemēram, plaša joslas sprauga, augsta siltumvadītspēja, augsta sadalījuma lauka intensitāte, augsts piesātinājuma novirzes ātrums, ķīmiskā stabilitāte un starojuma izturība. Tomēr 4H-SiC ir augsta cietība, augsts trauslums, spēcīga ķīmiskā inerce un augstas apstrādes grūtības. Tās substrāta vafeles virsmas kvalitātei ir izšķiroša nozīme liela mēroga ierīču lietojumos.
Tāpēc 4H-SiC substrāta vafeļu virsmas kvalitātes uzlabošana, īpaši bojātā slāņa noņemšana uz vafeļu apstrādes virsmas, ir galvenais, lai panāktu efektīvu, zemu zudumu un kvalitatīvu 4H-SiC substrāta vafeļu apstrādi.
Eksperimentējiet
Eksperimentā tiek izmantots 4 collu N-tipa 4H-SiC lietnis, kas izaudzēts ar fizisku tvaiku transportēšanas metodi, ko apstrādā ar stieples griešanu, slīpēšanu, rupju slīpēšanu, smalku slīpēšanu un pulēšanu, un reģistrē C virsmas un Si virsmas noņemšanas biezumu. un galīgais vafeles biezums katrā procesā.
1. attēls 4H-SiC kristāla struktūras shematiska diagramma
2. attēls Biezums noņemts no 4H- C un Si pusesSiC vafelepēc dažādiem apstrādes posmiem un vafeļu biezuma pēc apstrādes
Vafeles biezumu, virsmas morfoloģiju, raupjumu un mehāniskās īpašības pilnībā raksturoja vafeles ģeometrijas parametru testeris, diferenciālo traucējumu mikroskops, atomspēka mikroskops, virsmas raupjuma mērīšanas instruments un nanoindenter. Turklāt, lai novērtētu vafeles kristāla kvalitāti, tika izmantots augstas izšķirtspējas rentgenstaru difraktometrs.
Šie eksperimentālie soļi un testa metodes sniedz detalizētu tehnisko atbalstu materiāla noņemšanas ātruma un virsmas kvalitātes izpētei 4H- apstrādes laikā.SiC vafeles.
Izmantojot eksperimentus, pētnieki analizēja izmaiņas materiāla noņemšanas ātrumā (MRR), virsmas morfoloģijā un raupjumā, kā arī 4H- mehāniskās īpašības un kristāla kvalitāti.SiC vafelesdažādos apstrādes posmos (stiepļu griešana, slīpēšana, rupja slīpēšana, smalka slīpēšana, pulēšana).
3. attēls Materiāla noņemšanas ātrums no 4H- C-virsmas un Si-virsmasSiC vafeledažādos apstrādes posmos
Pētījumā konstatēts, ka dažādu 4H-SiC kristāla virsmu mehānisko īpašību anizotropijas dēļ C-face un Si-face MRR atšķiras vienā un tajā pašā procesā, un C-face MRR ir ievērojami augstāka nekā ka Si-face. Attīstoties apstrādes posmiem, pakāpeniski tiek optimizēta 4H-SiC vafeļu virsmas morfoloģija un raupjums. Pēc pulēšanas C-face Ra ir 0,24 nm, bet Si-face Ra sasniedz 0,14 nm, kas var apmierināt epitaksiālās augšanas vajadzības.
4. attēls 4H-SiC vafeles C virsmas (a~e) un Si virsmas (f~j) optiskā mikroskopa attēli pēc dažādiem apstrādes posmiem
5. attēls 4H-SiC vafeles C virsmas (a~c) un Si virsmas (d~f) atomu spēka mikroskopa attēli pēc CLP, FLP un CMP apstrādes soļiem
6. attēls (a) 4H-SiC vafeles C virsmas un Si virsmas elastības modulis un (b) cietība pēc dažādiem apstrādes posmiem
Mehānisko īpašību tests parāda, ka vafeles C virsmai ir sliktāka izturība nekā Si virsmas materiālam, lielāka trausluma pakāpe apstrādes laikā, ātrāka materiāla noņemšana un salīdzinoši slikta virsmas morfoloģija un raupjums. Bojātā slāņa noņemšana uz apstrādātās virsmas ir atslēga vafeļu virsmas kvalitātes uzlabošanai. 4H-SiC (0004) šūpošanas līknes platumu pusaugstā platumā var izmantot, lai intuitīvi un precīzi raksturotu un analizētu vafeles virsmas bojājumu slāni.
7. attēls (0004) 4H-SiC vafeles C-virsmas un Si-virsmas šūpošanas līknes pusplatums pēc dažādām apstrādes darbībām
Pētījuma rezultāti liecina, ka pēc 4H-SiC vafeļu apstrādes var pakāpeniski noņemt vafeles virsmas bojājumu slāni, kas efektīvi uzlabo vafeles virsmas kvalitāti un nodrošina tehnisko atsauci augstas efektivitātes, zemu zudumu un kvalitatīvai apstrādei. 4H-SiC substrāta vafeles.
Pētnieki apstrādāja 4H-SiC vafeles, izmantojot dažādus apstrādes posmus, piemēram, stieples griešanu, slīpēšanu, rupju slīpēšanu, smalku slīpēšanu un pulēšanu, un pētīja šo procesu ietekmi uz vafeļu virsmas kvalitāti.
Rezultāti liecina, ka, virzoties uz priekšu apstrādes posmos, vafeles virsmas morfoloģija un raupjums tiek pakāpeniski optimizēts. Pēc pulēšanas C-face un Si-face raupjums sasniedz attiecīgi 0,24 nm un 0,14 nm, kas atbilst epitaksiālās augšanas prasībām. Vafeles C veida stingrība ir sliktāka nekā Si-face materiālam, un tā ir vairāk pakļauta trauslumam apstrādes laikā, kā rezultātā virsmas morfoloģija un raupjums ir salīdzinoši vājš. Apstrādājamās virsmas virsmas bojājumu slāņa noņemšana ir vafeles virsmas kvalitātes uzlabošanas atslēga. 4H-SiC (0004) šūpošanas līknes pusplatums var intuitīvi un precīzi raksturot vafeles virsmas bojājumu slāni.
Pētījumi liecina, ka bojāto slāni uz 4H-SiC vafeļu virsmas var pakāpeniski noņemt, izmantojot 4H-SiC vafeļu apstrādi, efektīvi uzlabojot vafeļu virsmas kvalitāti, nodrošinot tehnisku atsauci augstas efektivitātes, zemu zudumu un augstu kvalitatīva 4H-SiC substrāta vafeļu apstrāde.
Publicēšanas laiks: 08.07.2024