Puslaidininkiniai galios įrenginiai užima pagrindinę vietą galios elektroninėse sistemose, ypač sparčiai tobulėjant technologijoms, tokioms kaip dirbtinis intelektas, 5G ryšiai ir naujos energijos transporto priemonės, jiems keliami našumo reikalavimai buvo patobulinti.
Silicio karbidas(4H-SiC) tapo idealia medžiaga gaminant didelio našumo puslaidininkinius galios įrenginius dėl savo privalumų, tokių kaip platus pralaidumas, didelis šilumos laidumas, didelis skilimo lauko stiprumas, didelis soties dreifo greitis, cheminis stabilumas ir atsparumas spinduliuotei. Tačiau 4H-SiC pasižymi dideliu kietumu, dideliu trapumu, stipriu cheminiu inertiškumu ir dideliu apdorojimo sunkumu. Pagrindo plokštelės paviršiaus kokybė yra labai svarbi didelio masto įrenginių taikymams.
Todėl 4H-SiC substrato plokštelių paviršiaus kokybės gerinimas, ypač pažeisto sluoksnio pašalinimas ant plokštelių apdorojimo paviršiaus, yra raktas į efektyvų, mažų nuostolių ir aukštos kokybės 4H-SiC substrato plokštelių apdorojimą.
Eksperimentuokite
Eksperimente naudojamas 4 colių N-tipo 4H-SiC luitas, išaugintas fiziniu garų transportavimo metodu, kuris apdorojamas vielos pjovimu, šlifavimu, grubiu šlifavimu, smulkiu šlifavimu ir poliravimu, ir registruojamas C paviršiaus ir Si paviršiaus pašalinimo storis. ir galutinis plokštelės storis kiekviename procese.
1 pav. 4H-SiC kristalų struktūros schema
2 pav. Storis pašalintas iš 4H- C ir Si pusėsSiC plokštelėpo skirtingų apdorojimo etapų ir plokštelės storio po apdorojimo
Plokščių storis, paviršiaus morfologija, šiurkštumas ir mechaninės savybės buvo visiškai apibūdintos plokštelės geometrijos parametrų testeriu, diferencialiniu interferenciniu mikroskopu, atominės jėgos mikroskopu, paviršiaus šiurkštumo matavimo prietaisu ir nanoindenteriu. Be to, plokštelės kristalų kokybei įvertinti buvo naudojamas didelės raiškos rentgeno difraktometras.
Šie eksperimentiniai žingsniai ir bandymo metodai suteikia išsamią techninę pagalbą tiriant medžiagos pašalinimo greitį ir paviršiaus kokybę apdorojant 4H-SiC plokštelės.
Eksperimentais tyrėjai išanalizavo medžiagų pašalinimo greičio (MRR), paviršiaus morfologijos ir šiurkštumo pokyčius, taip pat 4H-mechanines savybes ir kristalų kokybę.SiC plokštelėsskirtinguose apdorojimo etapuose (vielos pjovimas, šlifavimas, grubus šlifavimas, smulkus šlifavimas, poliravimas).
3 pav. Medžiagos pašalinimo greitis iš 4H-C paviršiaus ir Si paviršiausSiC plokštelėskirtinguose apdorojimo etapuose
Tyrimas parodė, kad dėl skirtingų 4H-SiC kristalų paviršių mechaninių savybių anizotropijos, naudojant tą patį procesą C-face ir Si-face MRR skiriasi, o C-face MRR yra žymiai didesnis nei kad Si-veido. Tobulėjant apdorojimo etapams, 4H-SiC plokštelių paviršiaus morfologija ir šiurkštumas palaipsniui optimizuojami. Po poliravimo C paviršiaus Ra yra 0,24 nm, o Si paviršiaus Ra siekia 0,14 nm, o tai gali patenkinti epitaksinio augimo poreikius.
4 paveikslas 4H-SiC plokštelės C paviršiaus (a~e) ir Si paviršiaus (f~j) optiniai mikroskopiniai vaizdai po skirtingų apdorojimo etapų
5 pav. Atominės jėgos mikroskopiniai 4H-SiC plokštelės C paviršiaus (a~c) ir Si paviršiaus (d~f) vaizdai po CLP, FLP ir CMP apdorojimo etapų
6 paveikslas (a) 4H-SiC plokštelės C paviršiaus ir Si paviršiaus tamprumo modulis ir (b) kietumas po skirtingų apdorojimo etapų
Mechaninių savybių bandymas rodo, kad plokštelės C paviršius yra prastesnis nei Si paviršiaus medžiaga, didesnis trapumo laipsnis apdorojimo metu, greitesnis medžiagos pašalinimas ir santykinai bloga paviršiaus morfologija ir šiurkštumas. Pažeisto sluoksnio pašalinimas ant apdoroto paviršiaus yra raktas į plokštelės paviršiaus kokybę. Pusės aukščio 4H-SiC (0004) siūbavimo kreivės plotis gali būti naudojamas intuityviai ir tiksliai apibūdinti ir analizuoti plokštelės paviršiaus pažeidimo sluoksnį.
7 paveikslas (0004) 4H-SiC plokštelės C formos ir Si paviršiaus pusės svyravimo kreivė po skirtingų apdorojimo etapų
Tyrimo rezultatai rodo, kad po 4H-SiC plokštelės apdorojimo galima palaipsniui pašalinti plokštelės paviršiaus pažeidimo sluoksnį, o tai efektyviai pagerina plokštelės paviršiaus kokybę ir suteikia techninės atskaitos tašką didelio efektyvumo, mažų nuostolių ir aukštos kokybės apdorojimui. 4H-SiC substrato plokštelių.
Tyrėjai apdorojo 4H-SiC plokšteles įvairiais apdorojimo etapais, tokiais kaip vielos pjovimas, šlifavimas, grubus šlifavimas, smulkus šlifavimas ir poliravimas, ir ištyrė šių procesų poveikį plokštelės paviršiaus kokybei.
Rezultatai rodo, kad tobulėjant apdorojimo etapams, plokštelės paviršiaus morfologija ir šiurkštumas palaipsniui optimizuojami. Po poliravimo C-face ir Si-face šiurkštumas pasiekia atitinkamai 0,24 nm ir 0,14 nm, o tai atitinka epitaksinio augimo reikalavimus. Plokštelės C formos kietumas yra prastesnis nei Si-face medžiaga, o apdorojant jis labiau linkęs įtrūkti, todėl paviršiaus morfologija ir šiurkštumas yra gana prasta. Apdorojamo paviršiaus paviršiaus pažeidimo sluoksnio pašalinimas yra raktas į plokštelės paviršiaus kokybę. Pusė 4H-SiC (0004) siūbavimo kreivės pločio gali intuityviai ir tiksliai apibūdinti plokštelės paviršiaus pažeidimo sluoksnį.
Tyrimai rodo, kad pažeistą 4H-SiC plokštelių paviršiaus sluoksnį galima palaipsniui pašalinti apdorojant 4H-SiC plokšteles, taip efektyviai pagerinant plokštelės paviršiaus kokybę ir suteikiant techninę atskaitą siekiant didelio efektyvumo, mažo nuostolio ir didelio kokybiškas 4H-SiC substrato plokštelių apdorojimas.
Paskelbimo laikas: 2024-08-08