Buaidh giollachd criostail singilte silicon carbide air càileachd uachdar wafer

Tha innealan cumhachd semiconductor ann an suidheachadh bunaiteach ann an siostaman dealanach cumhachd, gu sònraichte ann an co-theacsa leasachadh luath air teicneòlasan leithid inntleachd fuadain, conaltradh 5G agus carbadan lùtha ùra, tha na riatanasan coileanaidh air an leasachadh.

Silicon carbide(4H-SiC) air a thighinn gu bhith na stuth air leth freagarrach airson saothrachadh innealan cumhachd semiconductor àrd-choileanadh air sgàth na buannachdan aige leithid bann-leathann farsaing, giùlan teirmeach àrd, neart achaidh briseadh sìos àrd, ìre gluasad sùghaidh àrd, seasmhachd ceimigeach agus strì an aghaidh rèididheachd. Ach, tha cruas àrd aig 4H-SiC, àrd brisg, inertness ceimigeach làidir, agus duilgheadas giollachd àrd. Tha càileachd uachdar a wafer substrate deatamach airson tagraidhean innealan air sgèile mhòr.
Mar sin, tha a bhith a’ leasachadh càileachd uachdar wafers substrate 4H-SiC, gu sònraichte a’ toirt air falbh an còmhdach millte air uachdar giollachd wafer, na phrìomh dhòigh air giollachd wafer substrate 4H-SiC èifeachdach, call ìosal agus àrd-inbhe a choileanadh.

Dèan deuchainn
Bidh an deuchainn a’ cleachdadh ingot 4-òirleach N-seòrsa 4H-SiC air fhàs le dòigh còmhdhail bhalbhaichean corporra, a tha air a phròiseasadh tro bhith a’ gearradh uèir, a’ bleith, a’ bleith garbh, a’ bleith gu math agus a’ snasadh, agus a’ clàradh tiugh toirt air falbh uachdar C agus uachdar Si. agus an tiugh wafer mu dheireadh anns gach pròiseas.

Figear 1 Diagram sgeamach de structar criostail 4H-SiC

Figear 2 Tighead air a thoirt air falbh bho thaobh C agus taobh Si de 4H-SiC waferàs deidh ceumannan giollachd eadar-dhealaichte agus tiugh wafer às deidh giollachd

 

Bha tiugh, morf-eòlas uachdar, garbh agus feartan meacanaigeach an wafer air an làn chomharrachadh le inneal deuchainn paramadair geoimeatraidh wafer, miocroscop eadar-aghaidh eadar-dhealaichte, miocroscop feachd atamach, inneal tomhais garbh uachdar agus nanoindenter. A bharrachd air an sin, chaidh diffractometer X-ray àrd-rùn a chleachdadh gus càileachd criostal an wafer a mheasadh.
Tha na ceumannan deuchainneach agus na modhan deuchainn seo a’ toirt seachad taic theicnigeach mionaideach airson a bhith a’ sgrùdadh ìre toirt air falbh stuthan agus càileachd uachdar rè giollachd 4H-wafers SiC.
Tro dheuchainnean, rinn an luchd-rannsachaidh mion-sgrùdadh air na h-atharrachaidhean ann an ìre toirt air falbh stuthan (MRR), morf-eòlas uachdar agus garbh, a bharrachd air feartan meacanaigeach agus càileachd criostail 4H-wafers SiCann an diofar cheumannan giullachd (gearradh uèir, bleith, bleith garbh, bleith gu math, snasadh).

Figear 3 Ìre toirt air falbh stuthan C-aghaidh agus Si-face de 4H-SiC waferann an diofar cheumannan giollachd

Lorg an sgrùdadh, mar thoradh air anisotropy feartan meacanaigeach de dhiofar aghaidhean criostail de 4H-SiC, gu bheil eadar-dhealachadh ann an MRR eadar C-face agus Si-face fon aon phròiseas, agus tha an MRR de C-face gu math nas àirde na si-aghaidh. Le adhartas nan ceumannan giullachd, tha morf-eòlas uachdar agus garbh wafers 4H-SiC air an ùrachadh mean air mhean. Às deidh snasadh, tha an Ra de C-face 0.24nm, agus tha an Ra of Si-face a’ ruighinn 0.14nm, a choinnicheas ri feumalachdan fàs epitaxial.

Figear 4 Ìomhaighean microsgop optigeach de uachdar C (a~e) agus uachdar Si (f ~ j) de wafer 4H-SiC às deidh diofar cheumannan giullachd

Figear 5 Ìomhaighean microsgop feachd atamach de uachdar C (a ~ c) agus uachdar Si (d~ f) de wafer 4H-SiC às deidh ceumannan giullachd CLP, FLP agus CMP

Figear 6 (a) modulus elastagach agus (b) cruas uachdar C agus uachdar Si de wafer 4H-SiC às deidh diofar cheumannan giullachd

Tha an deuchainn seilbh meacanaigeach a’ sealltainn gu bheil cruas nas miosa aig uachdar C an wafer na an stuth uachdar Si, ìre nas motha de bhriseadh brisg rè giullachd, toirt air falbh stuthan nas luaithe, agus morf-eòlas uachdar agus garbhachd gu ìre mhath bochd. Is e toirt air falbh an còmhdach millte air an uachdar giullachd an dòigh as fheàrr air càileachd uachdar an wafer a leasachadh. Faodar leud leth-àirde an lùb rocaid 4H-SiC (0004) a chleachdadh gus còmhdach milleadh uachdar an wafer a chomharrachadh agus a sgrùdadh gu intuitive agus gu ceart.

Figear 7 (0004) lùb rocaid leth-leud an aghaidh C agus Si-aghaidh wafer 4H-SiC às deidh diofar cheumannan giullachd

Tha toraidhean an rannsachaidh a’ sealltainn gum faodar còmhdach milleadh uachdar na wafer a thoirt air falbh mean air mhean às deidh giollachd wafer 4H-SiC, a leasaicheas càileachd uachdar an wafer gu h-èifeachdach agus a bheir seachad iomradh teignigeach airson giollachd àrd-èifeachdais, call ìosal agus àrd-inbhe. de wafers substrate 4H-SiC.

Phròisich an luchd-rannsachaidh wafers 4H-SiC tro dhiofar cheumannan giullachd leithid gearradh uèir, bleith, bleith garbh, bleith agus snasadh gu math, agus rinn iad sgrùdadh air buaidh nam pròiseasan sin air càileachd uachdar an wafer.
Tha na toraidhean a’ sealltainn, le adhartas nan ceumannan giullachd, gu bheil morf-eòlas uachdar agus garbh an wafer air a mheudachadh mean air mhean. Às deidh snasadh, bidh garbh an aghaidh C agus Si-face a ’ruighinn 0.24nm agus 0.14nm fa leth, a choinnicheas ri riatanasan fàs epitaxial. Tha cruas nas miosa aig aghaidh C an wafer na an stuth Si-face, agus tha e nas buailtiche briseadh brisg nuair a bhios e ag obair, agus mar thoradh air sin bidh morf-eòlas uachdar agus garbhachd gu math ìosal. Is e a bhith a’ toirt air falbh còmhdach milleadh uachdar an uachdar giullachd an dòigh as fheàrr air càileachd uachdar an wafer a leasachadh. Faodaidh leth-leud an lùb rocaid 4H-SiC (0004) còmhdach milleadh uachdar an wafer a chomharrachadh gu intuitive agus gu ceart.
Tha rannsachadh a’ sealltainn gum faodar an còmhdach millte air uachdar wafers 4H-SiC a thoirt air falbh mean air mhean tro ghiollachd wafer 4H-SiC, gu h-èifeachdach a’ leasachadh càileachd uachdar an wafer, a’ toirt seachad iomradh teignigeach airson àrd-èifeachdas, call ìosal, agus àrd-. giollachd càileachd de wafers substrate 4H-SiC.