Silikon karbid ýeke kristal gaýtadan işlemegiň wafli ýeriň hiline täsiri

Ondarymgeçiriji kuwwatly enjamlar, esasanam emeli intellekt, 5G aragatnaşyk we täze energiýa ulaglary ýaly tehnologiýalaryň çalt ösmegi şertlerinde güýç elektron ulgamlarynda esasy orny eýeleýär, olar üçin öndürijilik talaplary gowulaşdy.

Silikon karbid(4H-SiC) giň zolakly, ýokary ýylylyk geçirijiligi, ýokary bölüniş meýdanynyň güýji, ýokary doýma tizligi, himiki durnuklylyk we radiasiýa garşylygy ýaly artykmaçlyklary sebäpli ýokary öndürijilikli ýarymgeçiriji güýç enjamlaryny öndürmek üçin amatly material boldy. Şeýle-de bolsa, 4H-SiC ýokary gatylygy, ýokary gödekligi, güýçli himiki inertligi we ýokary gaýtadan işlemek kynlygy bar. Uly göwrümli enjamlar üçin onuň aşaky gatlagynyň üstki hili möhümdir.
Şonuň üçin 4H-SiC substrat wafliniň üstki hilini ýokarlandyrmak, esasanam wafli gaýtadan işlemegiň üstündäki zeper ýeten gatlagy aýyrmak, netijeli, pes ýitgi we ýokary hilli 4H-SiC substrat wafli gaýtadan işlemegiň açarydyr.

Synag
Synagda, bug kesmek usuly bilen ösdürilip ýetişdirilen 4 dýuýmlyk N görnüşli 4H-SiC ingot ulanylýar, bu sim kesmek, üwemek, gödek üwemek, inçe üwemek we ýalpyldatmak arkaly işlenýär we C üstüň we Si ýüzüniň galyňlygyny ýazga alýar. we her prosesde iň soňky wafli galyňlygy.

Surat 1 4H-SiC kristal gurluşynyň shemasy

2-nji surat 4H-den C we Si-tarapdan aýryldySiC waflidürli gaýtadan işlemek ädimlerinden we gaýtadan işlenenden soň wafli galyňlygyndan soň

 

Wafiniň galyňlygy, ýerüsti morfologiýasy, gödekligi we mehaniki aýratynlyklary wafli geometriýanyň parametrini barlaýjy, diferensial päsgelçilik mikroskopy, atom güýji mikroskopy, ýerüsti çişligi ölçeýji gural we nanoindenter bilen doly häsiýetlendirildi. Mundan başga-da, wafliň kristal hiline baha bermek üçin ýokary çözgütli rentgen diffraktometri ulanyldy.
Bu synag ädimleri we synag usullary, 4H- gaýtadan işlenende materialy aýyrmagyň tizligini we ýerüsti hilini öwrenmek üçin jikme-jik tehniki goldaw berýär.SiC wafli.
Gözlegçiler synaglaryň üsti bilen materiallary aýyrmagyň tizliginiň (MRR), ýerüsti morfologiýanyň we gödekligiň üýtgemelerini, şeýle hem mehaniki häsiýetleri we 4H- kristal hilini seljerdiler.SiC waflidürli gaýtadan işlemek ädimlerinde (sim kesmek, üwemek, gödek üwemek, inçe üwemek, ýalpyldawuk).

3-nji surat C-face we Si-face 4H-SiC waflidürli gaýtadan işlemek ädimlerinde

Gözleg, 4H-SiC dürli kristal ýüzleriniň mehaniki häsiýetleriniň anizotropiýasy sebäpli, şol bir prosesde C-face bilen Si-face arasynda MRR tapawudynyň bardygyny we C-face MRR-den ep-esli ýokarydygyny ýüze çykardy. Si-face Gaýtadan işlemek ädimleriniň öňe gitmegi bilen, 4H-SiC wafli ýerüsti morfologiýa we gödekligi kem-kemden optimizirlenýär. Ishinguwlandan soň, C-ýüzüniň Ra 0,24nm, Si-face Ra bolsa epitaksial ösüşiň zerurlyklaryny kanagatlandyryp bilýän 0,14nm bolýar.

4-nji surat Dürli gaýtadan işlemek ädimlerinden soň 4H-SiC wafli C üstündäki (a ~ e) we Si üstüň (f ~ j) optiki mikroskop şekilleri

5-nji surat, CLP, FLP we CMP gaýtadan işlemek ädimlerinden soň 4H-SiC wafli C üstündäki (a ~ c) we Si üstündäki (d ~ f) atom güýji mikroskop şekilleri

6-njy surat (a) elastik modul we (b) dürli işleýiş ädimlerinden soň C üstüň we 4H-SiC wafli Si ýüzüniň gatylygy

Mehaniki eýeçilik synagy, wafliň C ýüzüniň Si üstündäki materialdan has berkdigini, gaýtadan işlenende döwülen döwükleriň has ýokarydygyny, materiallary has çalt aýyrýandygyny we ýerüsti morfologiýanyň we gödekligiň pesdigini görkezýär. Gaýtadan işlenen ýerdäki zaýalanan gatlagy aýyrmak, wafliň üstki hilini ýokarlandyrmagyň açarydyr. 4H-SiC (0004) süýşýän egriniň ýarym beýiklik giňligi, wafliň üstki zeper gatlagyny içgin we takyk häsiýetlendirmek we seljermek üçin ulanylyp bilner.

Dürli gaýtadan işleýiş ädimlerinden soň 7-nji surat (0004) C-ýüzüň we 4H-SiC wafli Si-ýüzüniň ýarym ini

Gözlegleriň netijesi, wafliň üstki zeper gatlagyny 4H-SiC wafli gaýtadan işlenenden soň kem-kemden aýryp boljakdygyny görkezýär, bu wafliň üstki hilini netijeli ýokarlandyrýar we ýokary netijelilik, pes ýitgi we ýokary hilli gaýtadan işlemek üçin tehniki salgylanma berýär. 4H-SiC substrat wafli.

Gözlegçiler 4H-SiC wafli simleri kesmek, üwemek, gödek üwemek, nepis üwemek we ýuwmak ýaly dürli gaýtadan işlemek ädimleri arkaly gaýtadan işlediler we bu amallaryň wafliň üstki hiline täsirini öwrendiler.
Netijeler, gaýtadan işlemegiň ädimleriniň ösmegi bilen ýerüsti morfologiýa we wafliň gödekligi kem-kemden optimizirlenýändigini görkezýär. Ishinguwlandan soň, C-ýüzüň we Si-ýüzüň gödekligi degişlilikde 0,24nm we 0,14nm ýetýär, bu epitaksial ösüşiň talaplaryna laýyk gelýär. Wafli C-ýüzi Si-ýüz materialyna garanyňda has berkdir we gaýtadan işlemek wagtynda döwülmäge has ýykgyn edýär, netijede ýerüsti morfologiýa we gödeklik pes bolýar. Gaýtadan işlenen ýeriň üstki zeper gatlagyny aýyrmak, wafliň üstki hilini ýokarlandyrmagyň açarydyr. 4H-SiC (0004) süýşýän egriniň ýarym ini, wafliň üstki zeper gatlagyny içgin we takyk häsiýetlendirip biler.
Gözlegler, 4H-SiC wafli üstünde zaýalanan gatlagyň 4H-SiC wafli gaýtadan işlemek arkaly kem-kemden aýrylyp bilinjekdigini, wafliň üstki hilini netijeli ýokarlandyryp, ýokary netijelilik, pes ýitgi we ýokary derejeli tehniki salgylanma üpjün edýändigini görkezýär. 4H-SiC substrat wafli hilini gaýtadan işlemek.