Ang mga aparato sa gahum sa semiconductor nag-okupar sa usa ka punoan nga posisyon sa mga sistema sa elektroniko sa kuryente, labi na sa konteksto sa paspas nga pag-uswag sa mga teknolohiya sama sa artipisyal nga paniktik, komunikasyon sa 5G ug bag-ong mga salakyanan sa enerhiya, ang mga kinahanglanon sa pasundayag alang kanila gipauswag.
Silicon carbide(4H-SiC) nahimong usa ka sulundon nga materyal alang sa paghimo sa high-performance semiconductor power devices tungod sa mga bentaha niini sama sa lapad nga bandgap, taas nga thermal conductivity, taas nga breakdown field strength, high saturation drift rate, chemical stability ug radiation resistance. Bisan pa, ang 4H-SiC adunay taas nga katig-a, taas nga brittleness, lig-on nga kemikal nga inertness, ug taas nga kalisud sa pagproseso. Ang kalidad sa nawong sa substrate nga wafer niini hinungdanon alang sa dagkong mga aplikasyon sa aparato.
Busa, ang pagpalambo sa kalidad sa nawong sa 4H-SiC substrate wafers, ilabi na ang pagtangtang sa nadaot nga layer sa wafer processing surface, mao ang yawe sa pagkab-ot sa episyente, ubos nga pagkawala ug taas nga kalidad nga 4H-SiC substrate wafer processing.
Eksperimento
Ang eksperimento naggamit sa usa ka 4-pulgada nga N-type nga 4H-SiC ingot nga gipatubo pinaagi sa pisikal nga paagi sa transportasyon sa alisngaw, nga giproseso pinaagi sa pagputol sa wire, paggaling, rough grinding, maayong paggaling ug pagpasinaw, ug girekord ang gibag-on sa pagtangtang sa C surface ug Si surface. ug ang katapusan nga gibag-on nga wafer sa matag proseso.
Figure 1 Schematic diagram sa 4H-SiC nga kristal nga istruktura
Figure 2 Gibag-on gikuha gikan sa C-side ug Si-side sa 4H-SiC waferhuman sa lain-laing mga lakang sa pagproseso ug gibag-on sa ostiya human sa pagproseso
Ang gibag-on, nawong morphology, roughness ug mekanikal nga mga kabtangan sa wafer hingpit nga gihulagway pinaagi sa wafer geometry parameter tester, differential interference microscope, atomic force microscope, surface roughness measures instrument ug nanoindenter. Dugang pa, ang high-resolution nga X-ray diffractometer gigamit sa pagtimbang-timbang sa kristal nga kalidad sa wafer.
Kini nga mga eksperimento nga mga lakang ug mga pamaagi sa pagsulay naghatag detalyado nga teknikal nga suporta alang sa pagtuon sa rate sa pagtangtang sa materyal ug kalidad sa nawong sa panahon sa pagproseso sa 4H-SiC wafers.
Pinaagi sa mga eksperimento, gisusi sa mga tigdukiduki ang mga pagbag-o sa material removal rate (MRR), surface morphology ug roughness, ingon man mekanikal nga mga kabtangan ug kristal nga kalidad sa 4H-SiC waferssa lain-laing mga lakang sa pagproseso (wire cutting, grinding, rough grinding, fine grinding, polishing).
Figure 3 Materyal nga pagtangtang rate sa C-nawong ug Si-nawong sa 4H-SiC wafersa lainlaing mga lakang sa pagproseso
Nakaplagan sa pagtuon nga tungod sa anisotropy sa mekanikal nga mga kabtangan sa lain-laing mga kristal nga mga nawong sa 4H-SiC, adunay usa ka kalainan sa MRR tali sa C-nawong ug Si-nawong ubos sa sama nga proseso, ug ang MRR sa C-nawong mao ang kamahinungdanon mas taas kay sa. nga sa Si-nawong. Uban sa pag-uswag sa mga lakang sa pagproseso, ang morpolohiya sa ibabaw ug ang kabangis sa 4H-SiC nga mga wafer anam-anam nga na-optimize. Human sa pagpasinaw, ang Ra sa C-nawong kay 0.24nm, ug ang Ra sa Si-nawong moabot sa 0.14nm, nga makatubag sa mga panginahanglan sa epitaxial nga pagtubo.
Figure 4 Optical microscope nga mga hulagway sa C surface (a~e) ug Si surface (f~j) sa 4H-SiC wafer human sa lain-laing mga lakang sa pagproseso
Figure 5 Atomic force microscope nga mga hulagway sa C surface (a~c) ug Si surface (d~f) sa 4H-SiC wafer human sa CLP, FLP ug CMP processing steps
Figure 6 (a) elastic modulus ug (b) katig-a sa C surface ug Si surface sa 4H-SiC wafer human sa lain-laing mga lakang sa pagproseso
Ang mekanikal nga pagsulay sa kabtangan nagpakita nga ang C nga nawong sa wafer adunay mas kabus nga katig-a kaysa sa Si surface nga materyal, usa ka mas dako nga lebel sa brittle fracture sa panahon sa pagproseso, mas paspas nga pagtangtang sa materyal, ug medyo dili maayo nga morpolohiya sa nawong ug kabangis. Ang pagtangtang sa nadaot nga layer sa giproseso nga nawong mao ang yawe sa pagpauswag sa kalidad sa nawong sa wafer. Ang tunga sa gitas-on nga gilapdon sa 4H-SiC (0004) rocking curve mahimong gamiton sa intuitively ug tukma nga pag-ila ug pag-analisa sa surface damage layer sa wafer.
Figure 7 (0004) rocking curve nga tunga sa gilapdon sa C-face ug Si-face sa 4H-SiC wafer human sa lain-laing mga lakang sa pagproseso
Gipakita sa mga resulta sa panukiduki nga ang layer sa kadaot sa nawong sa wafer mahimong anam-anam nga matangtang pagkahuman sa pagproseso sa 4H-SiC nga wafer, nga epektibo nga nagpauswag sa kalidad sa nawong sa wafer ug naghatag usa ka teknikal nga pakisayran alang sa taas nga kahusayan, ubos nga pagkawala ug taas nga kalidad nga pagproseso. sa 4H-SiC substrate wafers.
Giproseso sa mga tigdukiduki ang 4H-SiC nga mga wafer pinaagi sa lainlaing mga lakang sa pagproseso sama sa pagputol sa wire, paggaling, rough grinding, maayong paggaling ug pagpasinaw, ug gitun-an ang mga epekto niini nga mga proseso sa kalidad sa nawong sa wafer.
Gipakita sa mga resulta nga sa pag-uswag sa mga lakang sa pagproseso, ang morpolohiya sa nawong ug ang kabangis sa wafer hinay-hinay nga na-optimize. Pagkahuman sa pagpasinaw, ang kabangis sa C-nawong ug Si-nawong moabot sa 0.24nm ug 0.14nm matag usa, nga nagtagbo sa mga kinahanglanon sa pagtubo sa epitaxial. Ang C-nawong sa wafer adunay mas kabus nga katig-a kay sa Si-nawong nga materyal, ug mas daling mabuak sa panahon sa pagproseso, nga moresulta sa medyo dili maayo nga morpolohiya sa nawong ug kabangis. Ang pagtangtang sa layer sa kadaot sa nawong sa giproseso nga nawong mao ang yawe sa pagpaayo sa kalidad sa nawong sa wafer. Ang tunga sa gilapdon sa 4H-SiC (0004) nga kurba sa pag-uyog mahimo nga intuitive ug tukma nga mailhan ang kadaot sa ibabaw nga layer sa wafer.
Gipakita sa panukiduki nga ang nadaot nga layer sa nawong sa 4H-SiC wafers mahimong anam-anam nga makuha pinaagi sa pagproseso sa 4H-SiC nga wafer, nga epektibo nga nagpauswag sa kalidad sa nawong sa wafer, nga naghatag usa ka teknikal nga pakisayran alang sa taas nga kahusayan, ubos nga pagkawala, ug taas- kalidad nga pagproseso sa 4H-SiC substrate wafers.
Oras sa pag-post: Hul-08-2024