Yarımkeçirici güc qurğuları enerji elektron sistemlərində əsas yer tutur, xüsusən də süni intellekt, 5G rabitəsi və yeni enerji vasitələri kimi texnologiyaların sürətli inkişafı kontekstində onlar üçün performans tələbləri təkmilləşdirilib.
Silisium karbid(4H-SiC) geniş bant aralığı, yüksək istilik keçiriciliyi, yüksək qırılma sahəsinin gücü, yüksək doyma sürüşmə sürəti, kimyəvi sabitlik və radiasiya müqaviməti kimi üstünlüklərinə görə yüksək performanslı yarımkeçirici güc cihazlarının istehsalı üçün ideal bir material halına gəldi. Bununla belə, 4H-SiC yüksək sərtliyə, yüksək kövrəkliyə, güclü kimyəvi təsirsizliyə və yüksək emal çətinliyinə malikdir. Substrat vaflisinin səth keyfiyyəti geniş miqyaslı cihaz tətbiqləri üçün çox vacibdir.
Buna görə də, 4H-SiC substrat vaflilərinin səth keyfiyyətinin yaxşılaşdırılması, xüsusilə vafli emal səthindəki zədələnmiş təbəqənin çıxarılması, səmərəli, az itkili və yüksək keyfiyyətli 4H-SiC substrat vafli emalına nail olmaq üçün açardır.
Təcrübə
Təcrübədə fiziki buxar daşıma üsulu ilə yetişdirilmiş 4 düymlük N-tipli 4H-SiC külçəsi istifadə olunur, bu külçə məftillərin kəsilməsi, üyüdülməsi, kobud üyüdülməsi, incə üyüdülməsi və cilalanması ilə işlənir və C səthinin və Si səthinin çıxarılması qalınlığını qeyd edir. və hər bir prosesdə son vafli qalınlığı.
Şəkil 1 4H-SiC kristal quruluşunun sxematik diaqramı
Şəkil 2 Qalınlıq 4H-nin C və Si tərəfindən çıxarılıbSiC vaflisimüxtəlif emal addımlarından və emaldan sonra vafli qalınlığından sonra
Plastinkanın qalınlığı, səthi morfologiyası, pürüzlülüyü və mexaniki xassələri tam olaraq vafli həndəsə parametrləri yoxlayıcısı, diferensial müdaxilə mikroskopu, atom qüvvəsi mikroskopu, səth pürüzlülüyünü ölçən alət və nanoindenter ilə xarakterizə edilmişdir. Bundan əlavə, vaflinin kristal keyfiyyətini qiymətləndirmək üçün yüksək ayırdetməli rentgen difraktometrindən istifadə edilmişdir.
Bu eksperimental addımlar və sınaq üsulları 4H-nin emalı zamanı materialın çıxarılması sürətini və səth keyfiyyətini öyrənmək üçün ətraflı texniki dəstək verir.SiC vafliləri.
Təcrübələr vasitəsilə tədqiqatçılar materialın çıxarılması sürətində (MRR), səth morfologiyasındakı və pürüzlülüyündəki dəyişiklikləri, həmçinin 4H-nin mexaniki xüsusiyyətləri və kristal keyfiyyətini təhlil etdilər.SiC vaflilərimüxtəlif emal mərhələlərində (tel kəsmə, üyütmə, kobud üyütmə, incə daşlama, cilalama).
Şəkil 3 C-üzünün və 4H-nin Si-üzünün materialın çıxarılması dərəcəsiSiC vaflisimüxtəlif emal mərhələlərində
Tədqiqat müəyyən etdi ki, 4H-SiC-nin müxtəlif kristal üzlərinin mexaniki xassələrinin anizotropiyasına görə, eyni proses altında C-üz və Si-üz arasında MRR-də fərq var və C-üzünün MRR-si əhəmiyyətli dərəcədə yüksəkdir. Si-sifətin ki. Emal mərhələlərinin inkişafı ilə 4H-SiC vaflilərinin səthinin morfologiyası və pürüzlülüyü tədricən optimallaşdırılır. Cilalanmadan sonra C-üzünün Ra 0,24nm, Si-üzünün Ra isə 0,14nm-ə çatır ki, bu da epitaksial böyümə ehtiyaclarını ödəyə bilər.
Şəkil 4 Müxtəlif emal addımlarından sonra 4H-SiC vaflisinin C səthinin (a~e) və Si səthinin (f~j) optik mikroskop şəkilləri
Şəkil 5 CLP, FLP və CMP emal addımlarından sonra 4H-SiC vaflisinin C səthinin (a~c) və Si səthinin (d~f) atom qüvvəsi mikroskopunun şəkilləri
Şəkil 6 (a) müxtəlif emal addımlarından sonra 4H-SiC vaflisinin C səthinin və Si səthinin elastik modulu və (b) sərtliyi
Mexanik xassə testi göstərir ki, vaflinin C səthi Si səthi materialından daha zəif möhkəmliyə, emal zamanı daha çox kövrək qırılmaya, materialın daha sürətli çıxarılmasına və nisbətən zəif səth morfologiyasına və pürüzlülüyünə malikdir. İşlənmiş səthdə zədələnmiş təbəqənin çıxarılması vaflinin səth keyfiyyətinin yaxşılaşdırılmasının açarıdır. 4H-SiC (0004) sallanan əyrisinin yarım hündürlük eni vaflinin səthi zədələnmiş təbəqəsini intuitiv və dəqiq xarakterizə etmək və təhlil etmək üçün istifadə edilə bilər.
Şəkil 7 (0004) müxtəlif emal addımlarından sonra 4H-SiC vaflisinin C-üzünün və Si-üzünün yarı eninin sallanan əyrisi
Tədqiqatın nəticələri göstərir ki, vaflinin səthi zədələnmiş təbəqəsi 4H-SiC vafli emaldan sonra tədricən çıxarıla bilər ki, bu da vaflinin səth keyfiyyətini effektiv şəkildə yaxşılaşdırır və yüksək səmərəlilik, aşağı itki və yüksək keyfiyyətli emal üçün texniki istinad təmin edir. 4H-SiC substratlı vafli.
Tədqiqatçılar 4H-SiC vafliləri məftillərin kəsilməsi, üyüdülməsi, kobud üyüdülməsi, incə üyüdülməsi və cilalanması kimi müxtəlif emal mərhələləri vasitəsilə emal etmiş və bu proseslərin vaflinin səth keyfiyyətinə təsirini öyrənmişlər.
Nəticələr göstərir ki, emal mərhələlərinin irəliləməsi ilə vaflinin səth morfologiyası və pürüzlülüyü tədricən optimallaşdırılır. Cilalamadan sonra C-üzünün və Si-üzünün pürüzlülüyü müvafiq olaraq 0.24nm və 0.14nm-ə çatır ki, bu da epitaksial böyümənin tələblərinə cavab verir. Gofretin C-üzü Si-üzlü materialdan daha zəif möhkəmliyə malikdir və emal zamanı kövrək qırılmalara daha çox meyllidir, nəticədə səthin morfologiyası və pürüzlülük nisbətən zəif olur. İşlənmiş səthin səthi zədələnmiş təbəqəsinin çıxarılması vaflinin səth keyfiyyətinin yaxşılaşdırılmasının açarıdır. 4H-SiC (0004) sallanan əyrisinin yarım eni vaflinin səthi zədələnmiş təbəqəsini intuitiv və dəqiq şəkildə xarakterizə edə bilər.
Tədqiqatlar göstərir ki, 4H-SiC vaflilərin səthindəki zədələnmiş təbəqə 4H-SiC vafli emal yolu ilə tədricən çıxarıla bilər, vaflinin səth keyfiyyətini effektiv şəkildə yaxşılaşdırır, yüksək səmərəlilik, aşağı itki və yüksək məhsuldarlıq üçün texniki istinad təmin edir. 4H-SiC substratlı vaflilərin keyfiyyətli emalı.
Göndərmə vaxtı: 08 iyul 2024-cü il