የሲሊኮን ካርቦይድ ነጠላ ክሪስታል ሂደት በዋፈር ወለል ጥራት ላይ ያለው ውጤት

ሴሚኮንዳክተር ሃይል መሳሪያዎች በሃይል ኤሌክትሮኒክስ ስርዓቶች ውስጥ ዋና ቦታን ይይዛሉ, በተለይም እንደ አርቲፊሻል ኢንተለጀንስ, 5ጂ ግንኙነቶች እና አዲስ የኢነርጂ ተሽከርካሪዎች ያሉ ቴክኖሎጂዎች ፈጣን ልማት አውድ ውስጥ, ለእነሱ የአፈፃፀም መስፈርቶች ተሻሽለዋል.

ሲሊኮን ካርቦይድ(4H-SiC) ከፍተኛ አፈጻጸም ያላቸውን ሴሚኮንዳክተር ሃይል መሳሪያዎችን ለማምረት እንደ ሰፊ ባንድጋፕ፣ ከፍተኛ የሙቀት አማቂነት፣ ከፍተኛ የመስክ ጥንካሬ፣ ከፍተኛ ሙሌት ተንሳፋፊ ፍጥነት፣ የኬሚካላዊ መረጋጋት እና የጨረራ መቋቋም ባሉ ጥቅሞች ምክንያት ከፍተኛ አፈጻጸም ያለው ቁሳቁስ ሆኗል። ሆኖም፣ 4H-SiC ከፍተኛ ጥንካሬ፣ ከፍተኛ ስብራት፣ ጠንካራ ኬሚካላዊ አለመቻል እና ከፍተኛ የማቀነባበር ችግር አለው። ለትላልቅ መሳሪያዎች አፕሊኬሽኖች የሱብስተር ቫፈር የገጽታ ጥራት ወሳኝ ነው።
ስለዚህ የ 4H-SiC substrate wafers የወለል ንጣፎችን ጥራት ማሻሻል በተለይም የተበላሸውን ንጣፍ በቫፈር ማቀነባበሪያው ላይ ማስወገድ ውጤታማ ፣ ዝቅተኛ ኪሳራ እና ከፍተኛ ጥራት ያለው የ 4H-SiC substrate wafer ሂደትን ለማሳካት ቁልፍ ነው።

ሙከራ
ሙከራው በአካላዊ የእንፋሎት ማጓጓዣ ዘዴ የሚበቅል ባለ 4-ኢንች ኤን-አይነት 4H-SiC ኢንጎት ይጠቀማል ይህም በሽቦ መቁረጥ፣ መፍጨት፣ ሻካራ መፍጨት፣ ጥሩ መፍጨት እና መጥረግ እና የC ወለል እና የሲ ወለል ማስወገጃ ውፍረት ይመዘግባል። እና በእያንዳንዱ ሂደት ውስጥ የመጨረሻው የቫፈር ውፍረት.

ምስል 1 የ 4H-SiC ክሪስታል መዋቅር ንድፍ ንድፍ

ምስል 2 ውፍረት ከ C-side እና Si-side of 4H- ተወግዷልሲሲ ዋፈርከተለያዩ የማቀነባበሪያ ደረጃዎች በኋላ እና ከተሰራ በኋላ የቫፈር ውፍረት

 

የዋፈር ውፍረት፣ የገጽታ ሞርፎሎጂ፣ ሸካራነት እና ሜካኒካል ባህሪያት ሙሉ በሙሉ በዋፈር ጂኦሜትሪ መለኪያ ሞካሪ፣ ልዩነት ጣልቃገብነት ማይክሮስኮፕ፣ የአቶሚክ ሃይል ማይክሮስኮፕ፣ የገጽታ ሸካራነት መለኪያ መሣሪያ እና ናኖኢንዲንደር ተለይተው ይታወቃሉ። በተጨማሪም, ከፍተኛ ጥራት ያለው የኤክስሬይ ዲፍራክቶሜትር የዋፈርን ክሪስታል ጥራት ለመገምገም ጥቅም ላይ ውሏል.
እነዚህ የሙከራ ደረጃዎች እና የሙከራ ዘዴዎች 4H- በሚሰራበት ጊዜ የቁሳቁስ ማስወገጃ መጠን እና የገጽታ ጥራትን ለማጥናት ዝርዝር ቴክኒካዊ ድጋፍ ይሰጣሉ።የሲሲ ዋፍሮች.
በሙከራዎች፣ ተመራማሪዎቹ የቁሳቁስ ማስወገጃ ፍጥነት (MRR)፣ የገጽታ ሞርፎሎጂ እና ሸካራነት፣ እንዲሁም የሜካኒካል ባህሪያት እና የ4H- ክሪስታል ጥራት ለውጦችን ተንትነዋል።የሲሲ ዋፍሮችበተለያዩ የማቀነባበሪያ ደረጃዎች (የሽቦ መቁረጥ, መፍጨት, ሻካራ መፍጨት, ጥሩ መፍጨት, ማጽዳት).

ምስል 3 የ C-face እና Si-face የ 4H- ቁሳቁስ የማስወገድ መጠንሲሲ ዋፈርበተለያዩ የማስኬጃ ደረጃዎች

ጥናቱ ምክንያት 4H-SiC የተለያዩ ክሪስታል ፊቶች መካከል ሜካኒካዊ ንብረቶች anisotropy ምክንያት, ሲ-ፊት እና ሲ-ፊት ተመሳሳይ ሂደት ስር MRR ውስጥ ልዩነት አለ, እና ሲ-ፊት MRR መካከል ጉልህ የሆነ ከፍ ያለ ነው. የ Si-face. በማቀነባበሪያ ደረጃዎች እድገት ፣ የ 4H-SiC ዋፍሎች ወለል ሞርፎሎጂ እና ሸካራነት ቀስ በቀስ የተመቻቸ ነው። ከተጣራ በኋላ የ C-face ራ 0.24nm ነው፣ እና Ra of Si-face 0.14nm ይደርሳል፣ ይህም የኤፒታክሲያል እድገትን ፍላጎቶች ሊያሟላ ይችላል።

ምስል 4 ከተለያዩ የሂደት ደረጃዎች በኋላ የ C ወለል (a~e) እና የ 4H-SiC ዋፈር የጨረር ማይክሮስኮፕ ምስሎች

ምስል 5 የአቶሚክ ሃይል ማይክሮስኮፕ ምስሎች የ C ወለል (a ~ c) እና Si ወለል (d~f) የ 4H-SiC wafer ከ CLP ፣ FLP እና CMP ማቀነባበሪያ ደረጃዎች በኋላ

ምስል 6 (ሀ) የመለጠጥ ሞጁሎች እና (ለ) የ C ወለል ጠንካራነት እና የ 4H-SiC wafer ከተለያዩ የማቀነባበሪያ ደረጃዎች በኋላ

የሜካኒካል ንብረት ሙከራው እንደሚያሳየው የዋፈርው ሲ ወለል ከሲ ላዩን ቁሳቁስ የበለጠ ጠንካራ ጥንካሬ እንዳለው፣ በሚቀነባበርበት ጊዜ ከፍተኛ መጠን ያለው ስብራት ፣ ፈጣን የቁሳቁስ መወገድ እና በአንጻራዊነት ደካማ የገጽታ ሞርፎሎጂ እና ሸካራነት። በተቀነባበረው ገጽ ላይ የተበላሸውን ንብርብር ማስወገድ የቫፈርን ጥራት ለማሻሻል ቁልፉ ነው. የ4H-SiC (0004) ሮኪንግ ኩርባ የግማሽ ቁመት ስፋት በዋፈር ላይ ያለውን የጉዳት ንብርብር በማስተዋል እና በትክክል ለመለየት እና ለመተንተን ሊያገለግል ይችላል።

ምስል 7 (0004) የሚወዛወዝ ኩርባ የC-face ግማሽ ስፋት እና የ4H-SiC ዋፈር ሲ-ፊት ከተለያዩ የሂደት ደረጃዎች በኋላ

የምርምር ውጤቶቹ እንደሚያሳዩት የቫፈርን የላይኛው የጉዳት ንብርብር ከ 4H-SiC wafer ማቀነባበሪያ በኋላ ቀስ በቀስ ሊወገድ ይችላል, ይህም የቫፈርን ጥራት በጥሩ ሁኔታ ያሻሽላል እና ለከፍተኛ ቅልጥፍና, ዝቅተኛ ኪሳራ እና ከፍተኛ ጥራት ያለው ሂደት ቴክኒካዊ ማጣቀሻ ይሰጣል. የ 4H-SiC substrate wafers.

ተመራማሪዎቹ 4H-SiC ዋፍርዎችን በተለያዩ የሂደት ሂደቶች እንደ ሽቦ መቁረጥ፣ መፍጨት፣ ሻካራ መፍጨት፣ ጥሩ መፍጨት እና መጥረግን ሠርተዋል፣ እና የእነዚህ ሂደቶች የዋፈር ጥራት ላይ ያለውን ተፅእኖ አጥንተዋል።
ውጤቶቹ እንደሚያሳዩት የማቀነባበሪያ ደረጃዎችን በማሻሻል, የወለል ንጣፎችን እና ሻካራነት ቀስ በቀስ የተመቻቸ ነው. ከተጣራ በኋላ የ C-face እና Si-face ሸካራነት 0.24nm እና 0.14nm ይደርሳል, ይህም የኤፒታክሲያል እድገትን መስፈርቶች ያሟላል. የ Wafer C-face ከሲ ፊት ቁሳቁስ የበለጠ ጠንካራ ጥንካሬ አለው፣ እና በሚቀነባበርበት ጊዜ ለተሰባበረ ስብራት በጣም የተጋለጠ ነው፣ ይህም በአንጻራዊ ሁኔታ ደካማ የገጽታ ሞርፎሎጂ እና ሸካራነት ያስከትላል። በተቀነባበረው ወለል ላይ ያለውን የገጽታ ጉዳት ንብርብር ማስወገድ የዋፈርን ወለል ጥራት ለማሻሻል ቁልፉ ነው። የ4H-SiC (0004) ሮክንግ ከርቭ ግማሽ ስፋት የዋፈርን የገጽታ ጉዳት ንብርብር በማስተዋል እና በትክክል ሊለይ ይችላል።
ጥናቶች እንደሚያሳዩት በ4H-Sic Wafers ላይ የተበላሸውን ንብርብር ቀስ በቀስ በ 4H-SiC wafer ፕሮሰሲንግ አማካኝነት ማስወገድ እንደሚቻል፣የዋፈር ጥራትን በብቃት በማሻሻል ለከፍተኛ ቅልጥፍና፣ለዝቅተኛ ኪሳራ እና ለከፍተኛ ቴክኒካል ማጣቀሻ ይሰጣል። የ 4H-SiC substrate wafers ጥራት ያለው ሂደት።