Полупроводнички енергетски уређаји заузимају кључну позицију у енергетским електронским системима, посебно у контексту брзог развоја технологија као што су вештачка интелигенција, 5Г комуникације и нова енергетска возила, а захтеви за перформансе за њих су побољшани.
Силицијум карбид(4Х-СиЦ) је постао идеалан материјал за производњу полупроводничких енергетских уређаја високих перформанси због својих предности као што су широк појас, висока топлотна проводљивост, велика јачина поља пробоја, висока стопа дрифта засићења, хемијска стабилност и отпорност на зрачење. Међутим, 4Х-СиЦ има високу тврдоћу, високу крхкост, јаку хемијску инертност и велику потешкоћу у преради. Квалитет површине његове подлоге је кључан за апликације великих размера.
Стога је побољшање квалитета површине 4Х-СиЦ подлоге, посебно уклањање оштећеног слоја на површини за обраду плочице, кључ за постизање ефикасне обраде подлоге 4Х-СиЦ са малим губицима и високог квалитета.
Експериментишите
Експеримент користи 4-инчни Н-тип 4Х-СиЦ ингота узгојен методом физичког транспорта паре, који се обрађује кроз сечење жице, брушење, грубо брушење, фино брушење и полирање, и бележи дебљину уклањања Ц површине и Си површине и коначну дебљину плочице у сваком процесу.
Слика 1 Шематски дијаграм кристалне структуре 4Х-СиЦ
Слика 2 Дебљина уклоњена са Ц-стране и Си-стране 4Х-СиЦ вафернакон различитих корака обраде и дебљине облатне након обраде
Дебљина, морфологија површине, храпавост и механичка својства плочице су у потпуности окарактерисане тестером параметара геометрије плочице, диференцијалним интерферентним микроскопом, микроскопом атомске силе, инструментом за мерење храпавости површине и наноиндентором. Поред тога, рендгенски дифрактометар високе резолуције је коришћен за процену квалитета кристала плочице.
Ови експериментални кораци и методе испитивања пружају детаљну техничку подршку за проучавање брзине уклањања материјала и квалитета површине током обраде 4Х-СиЦ плочице.
Кроз експерименте, истраживачи су анализирали промене у брзини уклањања материјала (МРР), морфологији површине и храпавости, као и механичким својствима и квалитету кристала 4Х-СиЦ плочицеу различитим корацима обраде (сечење жице, брушење, грубо брушење, фино брушење, полирање).
Слика 3 Брзина уклањања материјала са Ц-фаце и Си-фаце 4Х-СиЦ ваферу различитим корацима обраде
Студија је открила да због анизотропије механичких својстава различитих кристалних површина 4Х-СиЦ, постоји разлика у МРР између Ц-фаце и Си-фаце под истим процесом, а МРР Ц-фаце је значајно већи од оно Си-лице. Са напредовањем корака обраде, морфологија површине и храпавост 4Х-СиЦ плочица се постепено оптимизују. Након полирања, Ра Ц-лица је 0,24 нм, а Ра Си-лице достиже 0,14 нм, што може задовољити потребе епитаксијалног раста.
Слика 4 Слике оптичког микроскопа Ц површине (а~е) и Си површине (ф~ј) 4Х-СиЦ плочице након различитих корака обраде
Слика 5 Микроскоп атомске силе слике Ц површине (а~ц) и Си површине (д~ф) 4Х-СиЦ плочице након корака обраде ЦЛП, ФЛП и ЦМП
Слика 6 (а) модул еластичности и (б) тврдоћа Ц површине и Си површине 4Х-СиЦ плочице након различитих корака обраде
Испитивање механичких својстава показује да Ц површина плочице има лошију жилавост од материјала површине Си, већи степен кртог лома током обраде, брже уклањање материјала и релативно лошу површинску морфологију и храпавост. Уклањање оштећеног слоја на обрађеној површини је кључ за побољшање квалитета површине вафла. Половична ширина 4Х-СиЦ (0004) криве љуљања може се користити за интуитивно и прецизно карактерисање и анализу површинског оштећеног слоја плочице.
Слика 7 (0004) крива љуљања пола ширине Ц-површине и Си-површине 4Х-СиЦ плочице након различитих корака обраде
Резултати истраживања показују да се површински оштећени слој плочице може постепено уклонити након обраде 4Х-СиЦ вафла, што ефективно побољшава квалитет површине плочице и пружа техничку референцу за високу ефикасност, ниске губитке и висококвалитетну обраду. 4Х-СиЦ плочица супстрата.
Истраживачи су обрађивали 4Х-СиЦ плочице кроз различите кораке обраде као што су сечење жице, брушење, грубо брушење, фино брушење и полирање, и проучавали ефекте ових процеса на квалитет површине плочице.
Резултати показују да се напредовањем корака обраде морфологија површине и храпавост плочице постепено оптимизују. Након полирања, храпавост Ц-фаце и Си-фаце достиже 0,24 нм и 0,14 нм, респективно, што испуњава захтеве епитаксијалног раста. Ц-површина плочице има лошију жилавост од Си-фаце материјала и склонија је кртом лому током обраде, што резултира релативно лошом морфологијом површине и храпавости. Уклањање површинског оштећеног слоја обрађене површине је кључ за побољшање квалитета површине вафла. Половина ширине 4Х-СиЦ (0004) криве љуљања може интуитивно и прецизно окарактерисати површински оштећени слој плочице.
Истраживања показују да се оштећени слој на површини 4Х-СиЦ плочица може постепено уклањати обрадом 4Х-СиЦ плочице, ефективно побољшавајући квалитет површине плочице, пружајући техничку референцу за високу ефикасност, ниске губитке и високо- квалитетна обрада 4Х-СиЦ подлоге.
Време поста: Јул-08-2024