I dispositi di putenza Semiconductor occupanu una pusizione centrale in i sistemi elettronichi di putenza, in particulare in u cuntestu di u rapidu sviluppu di tecnulugia cum'è l'intelligenza artificiale, e cumunicazioni 5G è i veiculi d'energia novi, i requisiti di prestazione per elli sò stati migliurati.
Carbure di siliciu(4H-SiC) hè diventatu un materiale ideale per a fabricazione di apparecchi di potenza semiconductor d'alta prestazione per via di i so vantaghji cum'è una banda larga, una alta conductività termale, una forza di campu elevata di rottura, una alta saturazione di deriva, stabilità chimica è resistenza à a radiazione. Tuttavia, 4H-SiC hà una alta durezza, alta fragilità, forte inerzia chimica è alta difficultà di trasfurmazioni. A qualità di a superficia di a so wafer di sustrato hè cruciale per l'applicazioni di dispositivi à grande scala.
Per quessa, a migliurà a qualità di a superficia di i wafers di sustrato 4H-SiC, soprattuttu eliminà a strata dannata nantu à a superficia di trasfurmazioni di wafer, hè a chjave per ottene un processu di wafer di sustrato 4H-SiC efficiente, di bassa perdita è di alta qualità.
Sperimenta
L'esperimentu usa un lingotto 4H-SiC di 4-inch N-type cultivatu da u metudu di trasportu di vapore fisicu, chì hè processatu attraversu u filu di taglio, grinding, rough grinding, fine grinding and polishing, è registra u spessore di rimozione di a superficia C è a superficia Si è u spessore finale di wafer in ogni prucessu.
Figura 1 Schematic schema di struttura cristallina 4H-SiC
Figura 2 Spessore rimosso da C-side è Si-side di 4H-wafer di SiCdopu à diversi passi di trasfurmazioni è u grossu di wafer dopu a trasfurmazioni
U spessore, a morfologia di a superficia, a rugosità è e proprietà meccaniche di l'ostia sò stati cumpletamente carattarizati da tester di parametri di geometria di wafer, microscopiu di interferenza differenziale, microscopiu di forza atomica, strumentu di misurazione di rugosità di a superficia è nanoindenter. Inoltre, u diffractometru di raghji X d'alta risoluzione hè stata utilizata per evaluà a qualità di cristalli di l'ostia.
Questi passi sperimentali è metudi di prova furniscenu un supportu tecnicu detallatu per studià a tarifa di rimozione di materiale è a qualità di a superficia durante u processu di 4H-Wafers di SiC.
Per mezu di esperimenti, i circadori anu analizatu i cambiamenti in a rata di rimozione di materiale (MRR), a morfologia di a superficia è a rugosità, è ancu e proprietà meccaniche è a qualità di cristalli di 4H-Wafers di SiCin diverse fasi di lavorazione (taglio a filo, smerigliatura, sgrossatura, smerigliatura fine, lucidatura).
Figura 3 Tasso di rimozione di materiale di C-face è Si-face di 4H-wafer di SiCin diverse fasi di trasfurmazioni
U studiu hà truvatu chì, per via di l'anisotropia di e proprietà meccaniche di e diverse facce di cristalli di 4H-SiC, ci hè una diferenza in MRR trà C-face è Si-face sottu u stessu prucessu, è l'MRR di C-face hè significativamente più altu ch'è quellu di Si-face. Cù l'avanzamentu di i passi di trasfurmazioni, a morfologia di a superficia è a rugosità di i wafers 4H-SiC sò gradualmente ottimizzati. Dopu a lucidatura, a Ra di C-face hè 0.24nm, è a Ra di Si-face righjunghji 0.14nm, chì ponu risponde à i bisogni di crescita epitaxial.
Figura 4 Immagini di microscopiu otticu di a superficia C (a ~ e) è a superficia di Si (f ~ j) di wafer 4H-SiC dopu diversi passi di trasfurmazioni
Figura 5 Imàgini di microscopiu di forza atomica di a superficia C (a ~ c) è a superficia di Si (d ~ f) di 4H-SiC wafer dopu i passi di trasfurmazioni CLP, FLP è CMP
Figura 6 (a) modulu elasticu è (b) durezza di a superficia C è a superficia di Si di l'ostia 4H-SiC dopu diversi passi di trasfurmazioni
A prova di pruprietà meccanica mostra chì a superficia C di u wafer hà una durezza più povera di u materiale di a superficia Si, un gradu più grande di frattura fragile durante u processu, una rimozione di materiale più veloce, è una morfologia superficiale è rugosità relativamente povera. L'eliminazione di a capa dannata nantu à a superficia processata hè a chjave per migliurà a qualità di a superficia di l'ostia. A larghezza di a meza altezza di a curva di oscillazione 4H-SiC (0004) pò esse aduprata per caratterizà è analizà in modu intuitivu è precisu a strata di danni superficiali di l'ostia.
Figura 7 (0004) curva di oscillazione a mezza larghezza di a faccia C è a faccia Si di wafer 4H-SiC dopu diversi passi di trasfurmazioni
I risultati di a ricerca mostranu chì a strata di danni di a superficia di l'ostia pò esse sguassata gradualmente dopu a trasfurmazioni di l'ostia 4H-SiC, chì migliurà efficacemente a qualità di a superficia di l'ostia è furnisce un riferimentu tecnicu per un processu d'alta efficienza, bassa perdita è alta qualità. di wafers di sustrato 4H-SiC.
I circadori anu processatu wafers 4H-SiC attraversu diverse tappe di trasfurmazioni, cum'è u tagliu di filu, grinding, rough grinding, fine grinding and polishing, è studiatu l'effetti di sti prucessi nantu à a qualità di a superficia di l'ostia.
I risultati mostranu chì cù l'avanzamentu di i passi di trasfurmazioni, a morfologia di a superficia è a rugosità di l'ostia sò gradualmente ottimisate. Dopu a lucidatura, a rugosità di a C-face è Si-face righjunghji rispettivamente 0.24nm è 0.14nm, chì risponde à i requisiti di crescita epitaxial. A C-face di l'ostia hà una durezza più povera di u materiale Si-face, è hè più propensu à a frattura fragile durante u processu, chì devenga una morfologia di a superficia relativamente povera è rugosità. L'eliminazione di a capa di danni di a superficia di a superficia trasfurmata hè a chjave per migliurà a qualità di a superficia di l'ostia. A mezza larghezza di a curva di oscillazione 4H-SiC (0004) pò caratterizà intuitivamente è accuratamente a strata di danni superficiali di l'ostia.
A ricerca mostra chì u stratu dannatu nantu à a superficia di l'ostia 4H-SiC pò esse eliminata gradualmente attraversu u processu di l'ostia 4H-SiC, migliurà effittivamenti a qualità di a superficia di l'ostia, chì furnisce un riferimentu tècnicu per l'alta efficienza, bassa perdita è alta. trasfurmazioni di qualità di wafers di sustrato 4H-SiC.
Postu tempu: Jul-08-2024