Полупроводничките уреди за напојување заземаат основна позиција во електронските системи за напојување, особено во контекст на брзиот развој на технологии како што се вештачката интелигенција, 5G комуникациите и возилата со нова енергија, барањата за изведба за нив се подобрени.
Силициум карбид(4H-SiC) стана идеален материјал за производство на полупроводнички уреди со високи перформанси поради неговите предности како што се широк опсег, висока топлинска спроводливост, висока јачина на полето на распаѓање, висока стапка на нанос на сатурација, хемиска стабилност и отпорност на зрачење. Сепак, 4H-SiC има висока цврстина, висока кршливост, силна хемиска инертност и висока тежина на обработка. Квалитетот на површината на обландата за подлога е од клучно значење за големи апликации на уреди.
Затоа, подобрувањето на квалитетот на површината на наполитанките од подлогата 4H-SiC, особено отстранувањето на оштетениот слој на површината за обработка на обланда, е клучот за постигнување ефикасна, ниска загуба и висококвалитетна обработка на нафора со подлога 4H-SiC.
Експериментирајте
Експериментот користи 4-инчен N-тип 4H-SiC ингот одгледуван со метод на физички транспорт на пареа, кој се обработува преку сечење жица, мелење, грубо мелење, фино мелење и полирање и ја евидентира дебелината на отстранувањето на површината C и површината на Si и конечната дебелина на нафората во секој процес.
Слика 1 Шематски дијаграм на 4H-SiC кристалната структура
Слика 2 Дебелина отстранета од C-страната и Si-страната на 4H-SiC нафорапо различни чекори на обработка и дебелина на нафора по обработката
Дебелината, морфологијата на површината, грубоста и механичките својства на нафората беа целосно карактеризирани со тестер на параметри за геометрија на обланда, микроскоп за диференцијални интерференции, микроскоп за атомска сила, инструмент за мерење на грубоста на површината и наноиндентер. Дополнително, се користеше дифрактометар со рендгенска зраци со висока резолуција за да се оцени квалитетот на кристалот на нафората.
Овие експериментални чекори и методи на тестирање обезбедуваат детална техничка поддршка за проучување на стапката на отстранување на материјалот и квалитетот на површината за време на обработката на 4H-SiC наполитанки.
Преку експерименти, истражувачите ги анализираа промените во стапката на отстранување на материјалот (MRR), морфологијата и грубоста на површината, како и механичките својства и квалитетот на кристалите на 4H-SiC наполитанкиво различни фази на обработка (сечење на жица, мелење, грубо мелење, фино мелење, полирање).
Слика 3 Стапка на отстранување материјал на C-лице и Si-лице на 4H-SiC нафораво различни фази на обработка
Студијата покажа дека поради анизотропијата на механичките својства на различните кристални страни на 4H-SiC, постои разлика во MRR помеѓу C-лице и Si-лице при истиот процес, а MRR на C-лице е значително повисока од онаа на Si-face. Со унапредувањето на чекорите на обработка, морфологијата на површината и грубоста на наполитанките 4H-SiC постепено се оптимизираат. По полирањето, Ra на C-лице е 0,24nm, а Ra на Si-лице достигнува 0,14nm, што може да ги задоволи потребите за епитаксијален раст.
Слика 4 Слики со оптички микроскоп на површината C (a~e) и површината Si (f~j) на 4H-SiC нафора по различни чекори на обработка
Слика 5 Слики со микроскоп со атомска сила на површината C (a~c) и површината Si (d~f) на нафора 4H-SiC по чекорите за обработка на CLP, FLP и CMP
Слика 6 (а) модул на еластичност и (б) цврстина на C-површината и Si-површина на 4H-SiC нафора по различни чекори на обработка
Тестот за механички својства покажува дека површината C на обландата има послаба цврстина од материјалот на површината Si, поголем степен на кршлива фрактура при обработката, побрзо отстранување на материјалот и релативно лоша морфологија и грубост на површината. Отстранувањето на оштетениот слој на обработената површина е клучот за подобрување на квалитетот на површината на нафората. Ширината на половина висина на кривата на нишање 4H-SiC (0004) може да се користи за интуитивно и прецизно карактеризирање и анализа на површинскиот оштетен слој на обландата.
Слика 7 (0004) крива на нишање половина ширина на C-лице и Si-лице на 4H-SiC нафора по различни чекори на обработка
Резултатите од истражувањето покажуваат дека површинскиот оштетен слој на обландата може постепено да се отстранува по обработката на нафора со 4H-SiC, што ефикасно го подобрува квалитетот на површината на нафората и обезбедува техничка референца за обработка со висока ефикасност, ниска загуба и висок квалитет. од 4H-SiC наполитанки од супстрат.
Истражувачите обработуваа наполитанки 4H-SiC преку различни чекори на обработка, како што се сечење жица, мелење, грубо мелење, фино мелење и полирање и ги проучуваа ефектите на овие процеси врз квалитетот на површината на нафората.
Резултатите покажуваат дека со унапредувањето на чекорите на обработка, морфологијата на површината и грубоста на обландата постепено се оптимизираат. По полирањето, грубоста на C-лицето и Si-лицето достигнува 0,24nm и 0,14nm соодветно, што ги задоволува барањата за епитаксијален раст. C-лилото на обландата има послаба цврстина од материјалот Si-face и е повеќе склона кон кршливи фрактури за време на обработката, што резултира со релативно лоша морфологија и грубост на површината. Отстранувањето на површинскиот оштетен слој на обработената површина е клучот за подобрување на квалитетот на површината на нафората. Полуширочината на кривата на нишање 4H-SiC (0004) може интуитивно и прецизно да го карактеризира површинскиот оштетен слој на обландата.
Истражувањата покажуваат дека оштетениот слој на површината на наполитанките 4H-SiC може постепено да се отстранува преку обработка на обланда 4H-SiC, ефикасно подобрувајќи го квалитетот на површината на нафората, обезбедувајќи техничка референца за висока ефикасност, ниска загуба и висока квалитетна обработка на наполитанки од подлогата 4H-SiC.
Време на објавување: јули-08-2024 година