Halfgeleiderskrêftapparaten besette in kearnposysje yn machtelektronyske systemen, benammen yn 'e kontekst fan' e rappe ûntwikkeling fan technologyen lykas keunstmjittige yntelliginsje, 5G-kommunikaasje en nije enerzjyauto's, de prestaasjeseasken foar har binne ferbettere.
Silisiumkarbid(4H-SiC) is in ideaal materiaal wurden foar it meitsjen fan hege-optredende semiconductor-krêftapparaten troch syn foardielen lykas brede bandgap, hege termyske konduktiviteit, hege ôfbraakfjildsterkte, hege sêdingsdriftrate, gemyske stabiliteit en stralingsresistinsje. Lykwols, 4H-SiC hat hege hurdens, hege brittleness, sterke gemyske inertness, en hege ferwurkjen muoite. De oerflakkwaliteit fan syn substraatwafer is krúsjaal foar grutskalige apparaatapplikaasjes.
Dêrom, it ferbetterjen fan it oerflak kwaliteit fan 4H-SiC substraat wafers, benammen it fuortheljen fan de skansearre laach op de wafer ferwurkjen oerflak, is de kaai foar it realisearjen fan effisjinte, lege-ferlies en hege-kwaliteit 4H-SiC substraat wafer ferwurkjen.
Eksperimint
It eksperimint brûkt in 4-inch N-type 4H-SiC ingot groeid troch fysike dampferfiermetoade, dy't wurdt ferwurke troch draadknipjen, slypjen, rûchslijpen, fyn slypjen en polearjen, en registrearret de ferwideringsdikte fan it C-oerflak en it Si-oerflak. en de lêste wafel dikte yn elk proses.
figuer 1 Skematyske diagram fan 4H-SiC crystal struktuer
Figuer 2 Dikte fuortsmiten fan C-side en Si-side fan 4H-SiC wafernei ferskate ferwurkingsstappen en dikte fan wafer nei ferwurking
De dikte, oerflak morfology, rûchheid en meganyske eigenskippen fan 'e wafel waarden folslein karakterisearre troch wafel geometry parameter tester, differinsjaaloperator ynterferinsje mikroskoop, atoomkrêft mikroskoop, oerflak rûchheid mjitynstrumint en nanoindenter. Derneist waard hege resolúsje X-ray diffractometer brûkt om de kristalkwaliteit fan 'e wafel te evaluearjen.
Dizze eksperimintele stappen en testmetoaden jouwe detaillearre technyske stipe foar it bestudearjen fan it taryf foar ferwidering fan materiaal en oerflakkwaliteit tidens de ferwurking fan 4H-SiC wafers.
Troch eksperiminten analysearren de ûndersikers de feroaringen yn materiaalferwideringsrate (MRR), oerflakmorfology en rûchheid, lykas meganyske eigenskippen en kristalkwaliteit fan 4H-SiC wafersyn ferskate ferwurkingsstappen (draadsnijden, slypjen, rûchslijpen, fyn slypjen, polearjen).
figuer 3 Materiaal ferwidering taryf fan C-gesicht en Si-gesicht fan 4H-SiC waferyn ferskate ferwurkingsstappen
De stúdzje fûn dat troch de anisotropy fan meganyske eigenskippen fan ferskate kristalgesichten fan 4H-SiC, der in ferskil is yn MRR tusken C-gesicht en Si-gesicht ûnder itselde proses, en de MRR fan C-gesicht is signifikant heger as dat fan Si-face. Mei de foarútgong fan 'e ferwurkingsstappen wurde de oerflakmorfology en rûchheid fan 4H-SiC-wafels stadichoan optimalisearre. Nei it polearjen is de Ra fan C-gesicht 0.24nm, en de Ra fan Si-gesicht berikt 0.14nm, wat kin foldwaan oan 'e behoeften fan epitaksiale groei.
Ofbylding 4 Optyske mikroskoopôfbyldings fan it C-oerflak (a~e) en Si-oerflak (f~j) fan 4H-SiC-wafer nei ferskate ferwurkingsstappen
Ofbylding 5 Atoomkrêftmikroskoopôfbyldings fan it C-oerflak (a~c) en Si-oerflak (d~f) fan 4H-SiC-wafer nei CLP-, FLP- en CMP-ferwurkingsstappen
Figuer 6 (a) elastyske modulus en (b) hurdens fan 'e C-oerflak en Si-oerflak fan 4H-SiC-wafer nei ferskate ferwurkingsstappen
De meganyske eigendomstest lit sjen dat it C-oerflak fan 'e wafel minder hurdens hat as it Si-oerflakmateriaal, in gruttere graad fan brosse fraktuer by it ferwurkjen, flugger materiaalferwidering, en relatyf minne oerflakmorfology en rûchheid. It fuortsmiten fan de skansearre laach op it ferwurke oerflak is de kaai foar it ferbetterjen fan de oerflak kwaliteit fan de wafel. De heale hichte breedte fan de 4H-SiC (0004) rocking kromme kin brûkt wurde om yntuïtyf en sekuer karakterisearjen en analysearje de oerflak skea laach fan de wafer.
Figuer 7 (0004) rocking curve heale breedte fan it C-gesicht en Si-gesicht fan 4H-SiC wafer nei ferskate ferwurkingsstappen
De ûndersyksresultaten litte sjen dat de oerflakbeskeadige laach fan 'e wafel stadichoan fuorthelle wurde kin nei 4H-SiC-waferferwurking, dy't de oerflakkwaliteit fan' e wafel effektyf ferbettert en in technyske referinsje leveret foar hege effisjinsje, leech-ferlies en heechweardige ferwurking fan 4H-SiC substraat wafers.
De ûndersikers ferwurke 4H-SiC-wafers troch ferskate ferwurkingsstappen lykas draadsnijen, slypjen, rûge slypjen, fyn slypjen en polearjen, en studearre de effekten fan dizze prosessen op 'e oerflakkwaliteit fan' e wafel.
De resultaten litte sjen dat mei de foarútgong fan de ferwurkingsstappen de oerflakmorfology en rûchheid fan 'e wafel stadichoan optimalisearre wurde. Nei it polearjen berikt de rûchheid fan it C-gesicht en Si-gesicht respektivelik 0.24nm en 0.14nm, wat foldocht oan de easken fan epitaksiale groei. De C-gesicht fan 'e wafel hat earmere taaiens as de Si-face materiaal, en is mear gefoelich foar bros breuk by ferwurking, resultearret yn relatyf min oerflak morfology en rûchheid. It fuortsmiten fan de oerflak skea laach fan it ferwurke oerflak is de kaai foar it ferbetterjen fan de oerflak kwaliteit fan de wafel. De heale breedte fan de 4H-SiC (0004) rocking curve kin yntuïtyf en sekuer karakterisearje de oerflak skea laach fan de wafel.
Undersyk lit sjen dat de skansearre laach op it oerflak fan 4H-SiC-wafels stadichoan fuorthelle wurde kin troch 4H-SiC-waferferwurking, effektyf ferbetterjen fan de oerflakkwaliteit fan 'e wafer, in technyske referinsje foar hege-effisjinsje, leech-ferlies en hege- kwaliteit ferwurking fan 4H-SiC substraat wafers.
Post tiid: Jul-08-2024