L-apparati tal-qawwa semikondutturi jokkupaw pożizzjoni ċentrali fis-sistemi elettroniċi tal-enerġija, speċjalment fil-kuntest tal-iżvilupp mgħaġġel ta 'teknoloġiji bħal intelliġenza artifiċjali, komunikazzjonijiet 5G u vetturi tal-enerġija ġodda, ir-rekwiżiti tal-prestazzjoni għalihom ġew imtejba.
Karbur tas-silikon(4H-SiC) sar materjal ideali għall-manifattura ta 'apparati ta' qawwa semikondutturi ta 'prestazzjoni għolja minħabba l-vantaġġi tiegħu bħal bandgap wiesa', konduttività termali għolja, qawwa għolja tal-kamp ta 'tqassim, rata għolja ta' drift ta 'saturazzjoni, stabbiltà kimika u reżistenza għar-radjazzjoni. Madankollu, 4H-SiC għandu ebusija għolja, fraġilità għolja, inertness kimika qawwija, u diffikultà għolja fl-ipproċessar. Il-kwalità tal-wiċċ tal-wejfer tas-sottostrat tagħha hija kruċjali għal applikazzjonijiet ta 'apparat fuq skala kbira.
Għalhekk, it-titjib tal-kwalità tal-wiċċ tal-wejfers tas-sottostrat 4H-SiC, speċjalment it-tneħħija tas-saff bil-ħsara fuq il-wiċċ tal-ipproċessar tal-wejfer, huwa ċ-ċavetta biex jinkiseb proċessar tal-wejfers tas-sottostrat 4H-SiC effiċjenti, b'telf baxx u ta 'kwalità għolja.
Esperiment
L-esperiment juża ingott 4H-SiC tat-tip N ta '4 pulzieri mkabbar b'metodu ta' trasport fiżiku tal-fwar, li jiġi pproċessat permezz ta 'qtugħ tal-wajer, tħin, tħin mhux maħdum, tħin fin u illustrar, u jirreġistra l-ħxuna tat-tneħħija tal-wiċċ C u wiċċ Si u l-ħxuna finali tal-wejfer f'kull proċess.
Figura 1 Dijagramma skematika tal-istruttura tal-kristall 4H-SiC
Figura 2 Ħxuna mneħħija minn C-side u Si-side ta '4H-Wejfer tas-SiCwara passi ta 'pproċessar differenti u ħxuna tal-wejfer wara l-ipproċessar
Il-ħxuna, il-morfoloġija tal-wiċċ, il-ħruxija u l-proprjetajiet mekkaniċi tal-wejfer kienu kkaratterizzati bis-sħiħ minn tester tal-parametru tal-ġeometrija tal-wejfer, mikroskopju ta 'interferenza differenzjali, mikroskopju tal-forza atomika, strument tal-kejl tal-ħruxija tal-wiċċ u nanoindenter. Barra minn hekk, intuża diffractometer tar-raġġi X b'riżoluzzjoni għolja biex jevalwa l-kwalità tal-kristall tal-wejfer.
Dawn il-passi sperimentali u l-metodi tat-test jipprovdu appoġġ tekniku dettaljat għall-istudju tar-rata tat-tneħħija tal-materjal u l-kwalità tal-wiċċ matul l-ipproċessar ta '4H-Wejfers tas-SiC.
Permezz ta 'esperimenti, ir-riċerkaturi analizzaw il-bidliet fir-rata tat-tneħħija tal-materjal (MRR), il-morfoloġija tal-wiċċ u l-ħruxija, kif ukoll il-proprjetajiet mekkaniċi u l-kwalità tal-kristall ta' 4H-Wejfers tas-SiCf'passi ta 'proċessar differenti (qtugħ tal-wajer, tħin, tħin mhux maħdum, tħin fin, illustrar).
Figura 3 Rata ta’ tneħħija tal-materjal ta’ C-face u Si-face ta’ 4H-Wejfer tas-SiCfi stadji differenti tal-ipproċessar
L-istudju sab li minħabba l-anisotropija tal-proprjetajiet mekkaniċi ta 'uċuħ tal-kristall differenti ta' 4H-SiC, hemm differenza fl-MRR bejn C-face u Si-face taħt l-istess proċess, u l-MRR ta 'C-face huwa ogħla b'mod sinifikanti minn dik tas-Si-wiċċ. Bl-avvanz tal-passi tal-ipproċessar, il-morfoloġija tal-wiċċ u l-ħruxija tal-wejfers 4H-SiC huma ottimizzati gradwalment. Wara l-illustrar, ir-Ra ta 'C-face huwa 0.24nm, u r-Ra ta' Si-face jilħaq 0.14nm, li jista 'jissodisfa l-ħtiġijiet ta' tkabbir epitassjali.
Figura 4 Immaġini tal-mikroskopju ottiku tal-wiċċ C (a ~ e) u l-wiċċ tas-Si (f ~ j) ta 'wejfer 4H-SiC wara passi ta' proċessar differenti
Figura 5 Immaġini tal-mikroskopju tal-forza atomika tal-wiċċ C (a ~ c) u wiċċ Si (d ~ f) ta 'wejfer 4H-SiC wara passi tal-ipproċessar CLP, FLP u CMP
Figura 6 (a) modulu elastiku u (b) ebusija tal-wiċċ C u wiċċ Si ta 'wejfer 4H-SiC wara passi ta' pproċessar differenti
It-test tal-proprjetà mekkanika juri li l-wiċċ C tal-wejfer għandu toughness ifqar mill-materjal tal-wiċċ Si, grad akbar ta 'ksur fraġli waqt l-ipproċessar, tneħħija ta' materjal aktar mgħaġġla, u morfoloġija u ħruxija tal-wiċċ relattivament fqira. It-tneħħija tas-saff bil-ħsara fuq il-wiċċ ipproċessat hija ċ-ċavetta biex tittejjeb il-kwalità tal-wiċċ tal-wejfer. Il-wisa 'nofs-għoli tal-kurva tat-tbandil 4H-SiC (0004) tista' tintuża biex tikkaratterizza u tanalizza b'mod intuwittiv u preċiż u tanalizza s-saff tal-ħsara fil-wiċċ tal-wejfer.
Figura 7 (0004) kurva tat-tbandil nofs wisa 'tal-wiċċ C u l-wiċċ Si tal-wejfer 4H-SiC wara passi ta' pproċessar differenti
Ir-riżultati tar-riċerka juru li s-saff tal-ħsara fil-wiċċ tal-wejfer jista 'jitneħħa gradwalment wara l-ipproċessar tal-wejfer 4H-SiC, li jtejjeb b'mod effettiv il-kwalità tal-wiċċ tal-wejfer u jipprovdi referenza teknika għal proċessar ta' effiċjenza għolja, telf baxx u ta 'kwalità għolja. ta 'wejfers ta' sottostrat 4H-SiC.
Ir-riċerkaturi pproċessaw wejfers 4H-SiC permezz ta 'passi ta' proċessar differenti bħal qtugħ tal-wajer, tħin, tħin mhux maħdum, tħin fin u illustrar, u studjaw l-effetti ta 'dawn il-proċessi fuq il-kwalità tal-wiċċ tal-wejfer.
Ir-riżultati juru li bl-avvanz tal-passi tal-ipproċessar, il-morfoloġija tal-wiċċ u l-ħruxija tal-wejfer jiġu ottimizzati gradwalment. Wara l-illustrar, il-ħruxija tal-wiċċ C u l-wiċċ tas-Si tilħaq 0.24nm u 0.14nm rispettivament, li tissodisfa r-rekwiżiti tat-tkabbir epitassjali. Il-wiċċ C tal-wejfer għandu toughness ifqar mill-materjal tal-wiċċ Si, u huwa aktar suxxettibbli għal ksur fraġli waqt l-ipproċessar, li jirriżulta f'morfoloġija u ħruxija tal-wiċċ relattivament fqira. It-tneħħija tas-saff tal-ħsara fil-wiċċ tal-wiċċ ipproċessat hija ċ-ċavetta biex tittejjeb il-kwalità tal-wiċċ tal-wejfer. In-nofs wisa 'tal-kurva tat-tbandil 4H-SiC (0004) tista' tikkaratterizza b'mod intuwittiv u preċiż is-saff tal-ħsara fil-wiċċ tal-wejfer.
Ir-riċerka turi li s-saff bil-ħsara fuq il-wiċċ tal-wejfers 4H-SiC jista 'jitneħħa gradwalment permezz tal-ipproċessar tal-wejfer 4H-SiC, itejjeb b'mod effettiv il-kwalità tal-wiċċ tal-wejfer, u jipprovdi referenza teknika għal effiċjenza għolja, telf baxx, u high- ipproċessar ta 'kwalità ta' wejfers ta 'sottostrat 4H-SiC.
Ħin tal-post: Lulju-08-2024