Alat kakuatan semikonduktor ngeusian posisi inti dina sistem éléktronik kakuatan, khususna dina konteks pamekaran gancang téknologi sapertos intelijen buatan, komunikasi 5G sareng kendaraan énergi énggal, syarat kinerja pikeun aranjeunna parantos ningkat.
Silicon carbide(4H-SiC) geus jadi hiji bahan idéal pikeun manufaktur-kinerja tinggi semikonduktor kakuatan alatan kaunggulan na kayaning bandgap lega, konduktivitas termal tinggi, kakuatan médan ngarecahna tinggi, laju drift jenuh tinggi, stabilitas kimiawi jeung résistansi radiasi. Sanajan kitu, 4H-SiC boga karasa tinggi, brittleness tinggi, inertness kimiawi kuat, sarta kasusah processing tinggi. Kualitas permukaan wafer substratna penting pisan pikeun aplikasi alat skala ageung.
Ku alatan éta, ngaronjatkeun kualitas permukaan wafers substrat 4H-SiC, utamana nyoplokkeun lapisan ruksak dina beungeut processing wafer, mangrupakeun konci pikeun achieving efisien, low-rugi jeung kualitas luhur 4H-SiC substrat processing wafer.
ékspérimén
Percobaan ngagunakeun ingot N-tipe 4H-SiC 4 inci tumuwuh ku métode angkutan uap fisik, nu diolah ngaliwatan motong kawat, grinding, grinding kasar, grinding rupa jeung polishing, sarta rékaman ketebalan panyabutan tina beungeut C jeung beungeut Si. jeung ketebalan wafer ahir dina unggal prosés.
Gambar 1 diagram skéma tina struktur kristal 4H-SiC
Gambar 2 Ketebalan dipiceun tina sisi C sareng sisi Si tina 4H-wafer SiCsanggeus léngkah processing béda jeung ketebalan wafer sanggeus processing
The ketebalan, morfologi permukaan, roughness sarta sipat mékanis tina wafer anu pinuh dicirikeun ku wafer géométri tester parameter, mikroskop interferensi diferensial, mikroskop gaya atom, roughness permukaan alat ukur na nanoindenter. Salaku tambahan, diffractometer sinar-X resolusi luhur dianggo pikeun ngira-ngira kualitas kristal wafer.
Léngkah ékspérimén sareng metode tés ieu nyayogikeun dukungan téknis anu lengkep pikeun ngulik tingkat panyabutan bahan sareng kualitas permukaan salami ngolah 4H-wafer SiC.
Ngaliwatan ékspérimén, panalungtik nganalisis parobahan laju panyabutan bahan (MRR), morfologi permukaan jeung roughness, kitu ogé sipat mékanis jeung kualitas kristal 4H-wafer SiCdina hambalan processing béda (motong kawat, grinding, grinding kasar, grinding rupa, polishing).
Gambar 3 Laju ngaleupaskeun bahan tina C-face sareng Si-face tina 4H-wafer SiCdina hambalan processing béda
Panaliti mendakan yén kusabab anisotropi sipat mékanis tina rupa kristal anu béda tina 4H-SiC, aya bédana dina MRR antara C-face sareng Si-face dina prosés anu sami, sareng MRR tina C-face nyata langkung luhur tibatan éta Si-beungeut. Kalayan kamajuan léngkah ngolah, morfologi permukaan sareng kasarna wafer 4H-SiC laun-laun dioptimalkeun. Saatos polishing, Ra of C-beungeut nyaeta 0.24nm, sarta Ra of Si-beungeut ngahontal 0.14nm, nu bisa minuhan kaperluan tumuwuhna epitaxial.
Gambar 4 Gambar mikroskop optik tina permukaan C (a~e) jeung beungeut Si (f~j) tina wafer 4H-SiC sanggeus léngkah processing béda
Gambar 5 Gambar mikroskop gaya atom tina permukaan C (a~c) jeung beungeut Si (d~f) tina wafer 4H-SiC sanggeus CLP, FLP jeung CMP léngkah processing
Angka 6 (a) modulus elastis sareng (b) karasa permukaan C sareng permukaan Si tina wafer 4H-SiC saatos léngkah pamrosesan anu béda
Uji sipat mékanis nunjukkeun yén permukaan C tina wafer ngagaduhan kateguhan anu langkung lemah tibatan bahan permukaan Si, tingkat narekahan anu langkung ageung nalika ngolah, panyabutan bahan anu langkung gancang, sareng morfologi permukaan anu kawilang goréng sareng kasar. Nyoplokkeun lapisan ruksak dina permukaan olahan mangrupakeun konci pikeun ngaronjatkeun kualitas permukaan wafer nu. Lebar satengah jangkungna kurva goyang 4H-SiC (0004) tiasa dianggo pikeun intuitif sareng akurat ngacirian sareng nganalisa lapisan karusakan permukaan wafer.
Gambar 7 (0004) kurva goyang satengah rubak C-rupi sareng Si-rupi wafer 4H-SiC saatos léngkah pamrosesan anu béda
Hasil panalungtikan nunjukkeun yén lapisan ruksakna permukaan wafer nu bisa laun dihapus sanggeus ngolah wafer 4H-SiC, nu éféktif ngaronjatkeun kualitas permukaan wafer jeung nyadiakeun rujukan teknis pikeun efisiensi tinggi, low-rugi jeung ngolah kualitas luhur. tina wafer substrat 4H-SiC.
Para panalungtik ngolah wafers 4H-SiC ngaliwatan léngkah processing béda kayaning motong kawat, grinding, grinding kasar, grinding rupa jeung polishing, sarta diajar efek tina prosés ieu dina kualitas permukaan wafer nu.
Hasilna nunjukkeun yén kalayan kamajuan léngkah ngolah, morfologi permukaan sareng kasarna wafer laun-laun dioptimalkeun. Saatos polishing, kasarna C-beungeut sareng Si-beungeut masing-masing ngahontal 0.24nm sareng 0.14nm, anu nyumponan sarat pertumbuhan epitaxial. C-beungeut wafer ngabogaan kateguhan poorer ti bahan Si-beungeut, sarta leuwih rentan ka narekahan regas salila ngolah, hasilna morfologi permukaan rélatif goréng jeung roughness. Nyoplokkeun lapisan ruksakna permukaan permukaan olahan mangrupakeun konci pikeun ngaronjatkeun kualitas permukaan wafer nu. Satengah-lebar kurva goyang 4H-SiC (0004) tiasa sacara intuitif sareng akurat ngagambarkeun lapisan karusakan permukaan wafer.
Panalungtikan némbongkeun yén lapisan ruksak dina beungeut wafers 4H-SiC bisa laun dihapus ngaliwatan processing wafer 4H-SiC, éféktif ngaronjatkeun kualitas permukaan wafer nu, nyadiakeun rujukan teknis pikeun efisiensi tinggi, low-rugi, sarta tinggi- ngolah kualitas wafer substrat 4H-SiC.
waktos pos: Jul-08-2024