Semiconductor Muecht Apparater besetzen eng Kär Positioun am Muecht elektronesch Systemer, besonnesch am Kontext vun der rapid Entwécklung vun Technologien wéi kënschtlech Intelligenz, 5G Kommunikatiounen an nei Energie Gefierer, d'Performance Ufuerderunge fir si verbessert ginn.
Siliziumkarbid(4H-SiC) ass en idealt Material fir d'Fabrikatioun vun High-Performance Halbleiter-Kraaftapparater ginn wéinst senge Virdeeler wéi breet Bandgap, héich thermesch Konduktivitéit, héich Ofbaufeldkraaft, héich Sättigungsdriftrate, chemesch Stabilitéit a Stralungsbeständegkeet. Wéi och ëmmer, 4H-SiC huet héich Härtheet, héich Brëtschheet, staark chemesch Inertheet, an héich Veraarbechtungsschwieregkeet. D'Uewerflächqualitéit vu sengem Substratwafer ass entscheedend fir grouss-Skala Apparat Uwendungen.
Dofir ass d'Verbesserung vun der Uewerflächqualitéit vu 4H-SiC Substratwafers, besonnesch d'beschiedegt Schicht op der Waferveraarbechtungsfläch ze läschen, ass de Schlëssel fir effizient, niddereg Verloscht an héichqualitativ 4H-SiC Substratwaferveraarbechtung z'erreechen.
Experimentéieren
D'Experiment benotzt e 4-Zoll N-Typ 4H-SiC Ingot gewuess duerch kierperlech Damptransportmethod, déi duerch Drahtschneiden, Schleifen, rau Schleifen, Feinschleifen a Polieren veraarbecht gëtt an d'Entfernungsdicke vun der C Uewerfläch a Si Uewerfläch registréiert. an der Finale wafer deck an all Prozess.
Figur 1 Schematesch Diagramm vun 4H-SiC Kristallstruktur
Figur 2 Dicke vun der C-Säit a Si-Säit vun 4H- ewechgehollSiC waferno verschiddene Veraarbechtung Schrëtt an deck vun wafer no Veraarbechtung
D'Dicke, Uewerflächemorphologie, Rauhheet a mechanesch Eegeschafte vum Wafer ware voll charakteriséiert duerch Wafer Geometrie Parameter Tester, Differentialinterferenzmikroskop, Atomkraaftmikroskop, Surface Rauwheetsmessinstrument an Nanoindenter. Zousätzlech gouf héichopléisende Röntgen-Diffraktometer benotzt fir d'Kristallqualitéit vum Wafer ze evaluéieren.
Dës experimentell Schrëtt an Testmethoden bidden detailléiert technesch Ënnerstëtzung fir d'Materialentfernungsrate an d'Uewerflächqualitéit während der Veraarbechtung vu 4H-SiC wafers.
Duerch Experimenter analyséiert d'Fuerscher d'Verännerungen an der Materialentfernungsrate (MRR), Uewerflächemorphologie a Rauheet, souwéi mechanesch Eegeschaften a Kristallqualitéit vu 4H-SiC wafersa verschiddene Veraarbechtungsschrëtt (Drahtschneiden, Schleifen, Rau Schleifen, Feinschleifen, Polieren).
Figur 3 Material Ewechhuele Taux vun C-Gesiicht a Si-Gesiicht vun 4H-SiC wafera verschiddene Veraarbechtungsschrëtt
D'Studie huet festgestallt datt wéinst der Anisotropie vu mechanesche Eegeschafte vu verschiddene Kristallsiichter vu 4H-SiC en Ënnerscheed am MRR tëscht C-Gesiicht a Si-Gesiicht ënner dem selwechte Prozess ass, an de MRR vum C-Gesiicht ass wesentlech méi héich wéi déi vun Si-Gesiicht. Mat dem Fortschrëtt vun de Veraarbechtungsschrëtt ginn d'Uewerflächemorphologie an d'Rauheet vun de 4H-SiC Wafere graduell optimiséiert. Nom Polieren ass de Ra vum C-Gesiicht 0.24nm, an de Ra vum Si-Gesiicht erreecht 0.14nm, wat d'Bedierfnesser vum epitaxialen Wuesstum erfëllen kann.
Figur 4 Optesch Mikroskop Biller vun der C Uewerfläch (a ~ e) a Si Uewerfläch (f ~ j) vun 4H-SiC wafer no verschiddene Veraarbechtung Schrëtt
Figur 5 Atomkraaftmikroskop Biller vun der C Uewerfläch (a ~ c) a Si Uewerfläch (d ~ f) vun 4H-SiC wafer no CLP, FLP an CMP Veraarbechtung Schrëtt
Figur 6 (a) elastesche Modul an (b) Hardness vun der C Uewerfläch an Si Uewerfläch vun 4H-SiC wafer no verschiddene Veraarbechtung Schrëtt
De mechanesche Proprietéitstest weist datt d'C Uewerfläch vum Wafer méi schlechter Zähegkeet huet wéi d'Si Uewerflächmaterial, e gréissere Grad vu bréchege Fraktur während der Veraarbechtung, méi séier Materialentfernung a relativ schlecht Uewerflächemorphologie a Rauhheet. Déi beschiedegt Schicht op der veraarbechter Uewerfläch erofhuelen ass de Schlëssel fir d'Uewerflächqualitéit vum Wafer ze verbesseren. Déi hallef Héicht Breet vun der 4H-SiC (0004) Schaukelkurve kann benotzt ginn fir intuitiv a präzis d'Uewerflächeschuedschicht vum Wafer ze charakteriséieren an ze analyséieren.
Figur 7 (0004) Schaukelkurve hallef Breet vum C-Gesiicht a Si-Gesiicht vun 4H-SiC Wafer no verschiddene Veraarbechtungsschrëtt
D'Fuerschungsresultater weisen datt d'Uewerflächeschuedschicht vum Wafer no der 4H-SiC Waferveraarbechtung no an no ofgeschaaft ka ginn, wat effektiv d'Uewerflächqualitéit vum Wafer verbessert an eng technesch Referenz fir héich Effizienz, Low-Verloscht an héichqualitativ Veraarbechtung ubitt. vun 4H-SiC Substrat wafers.
D'Fuerscher hunn 4H-SiC Wafere veraarbecht duerch verschidde Veraarbechtungsschrëtt wéi Drahtschneiden, Schleifen, rau Schleifen, Feinschleifen a Polieren, an hunn d'Effekter vun dëse Prozesser op d'Uewerflächqualitéit vum Wafer studéiert.
D'Resultater weisen datt mam Fortschrëtt vun de Veraarbechtungsschrëtt d'Uewerflächemorphologie an d'Rauwheet vum Wafer graduell optiméiert ginn. Nom Polieren erreecht d'Rauwheet vum C-Gesiicht a Si-Gesiicht 0.24nm respektiv 0.14nm, wat den Ufuerderunge vum epitaxiale Wuesstum entsprécht. D'C-Gesiicht vun der Wafer huet méi aarm Zähegkeet wéi d'Si-Gesiicht Material, an ass méi ufälleg fir brécheg Fraktur wärend der Veraarbechtung, wat zu enger relativ schlechter Uewerflächemorphologie a Rauheet resultéiert. D'Uewerflächeschuedschicht vun der veraarbechter Uewerfläch ze läschen ass de Schlëssel fir d'Uewerflächqualitéit vum Wafer ze verbesseren. D'Halschent Breet vun der 4H-SiC (0004) Schaukelkurve kann intuitiv a präzis d'Uewerflächeschuedschicht vum Wafer charakteriséieren.
Fuerschung weist datt déi beschiedegt Schicht op der Uewerfläch vu 4H-SiC Wafere graduell duerch 4H-SiC Waferveraarbechtung geläscht kënne ginn, effektiv d'Uewerflächqualitéit vum Wafer verbesseren, eng technesch Referenz fir héich Effizienz, Low-Verloscht, an Héich- Qualitéit Veraarbechtung vun 4H-SiC Substrat wafers.
Post Zäit: Jul-08-2024