Pajisjet e energjisë gjysmëpërçuese zënë një pozicion thelbësor në sistemet elektronike të energjisë, veçanërisht në kontekstin e zhvillimit të shpejtë të teknologjive si inteligjenca artificiale, komunikimet 5G dhe automjetet me energji të re, kërkesat e performancës për to janë përmirësuar.
Karabit silikoni(4H-SiC) është bërë një material ideal për prodhimin e pajisjeve të fuqisë gjysmëpërçuese me performancë të lartë për shkak të avantazheve të tij të tilla si hapësira e gjerë e brezit, përçueshmëria e lartë termike, forca e lartë e fushës së prishjes, shkalla e lartë e zhvendosjes së ngopjes, stabiliteti kimik dhe rezistenca ndaj rrezatimit. Megjithatë, 4H-SiC ka fortësi të lartë, brishtësi të lartë, inertitet të fortë kimik dhe vështirësi të lartë përpunimi. Cilësia e sipërfaqes së vaferës së saj të nënshtresës është thelbësore për aplikimet e pajisjeve në shkallë të gjerë.
Prandaj, përmirësimi i cilësisë së sipërfaqes së vaferave të nënshtresës 4H-SiC, veçanërisht heqja e shtresës së dëmtuar në sipërfaqen e përpunimit të vaferës, është çelësi për arritjen e përpunimit efikas, me humbje të ulët dhe me cilësi të lartë të vaferës së nënshtresës 4H-SiC.
Eksperimentoni
Eksperimenti përdor një shufër 4H-SiC të tipit N 4 inç të rritur me metodën e transportit fizik të avullit, i cili përpunohet përmes prerjes së telit, bluarjes, bluarjes së ashpër, bluarjes dhe lustrimit të imët dhe regjistron trashësinë e heqjes së sipërfaqes C dhe sipërfaqes Si. dhe trashësinë përfundimtare të meshës në secilin proces.
Figura 1 Diagrami skematik i strukturës kristalore 4H-SiC
Figura 2 Trashësia e hequr nga ana C dhe ana Si e 4H-Meshë SiCpas hapave të ndryshëm të përpunimit dhe trashësisë së meshës pas përpunimit
Trashësia, morfologjia e sipërfaqes, vrazhdësia dhe vetitë mekanike të vaferit u karakterizuan plotësisht nga testuesi i parametrave të gjeometrisë së vaferës, mikroskopi i interferencës diferenciale, mikroskopi i forcës atomike, instrumenti matës i vrazhdësisë së sipërfaqes dhe nanoindenteri. Përveç kësaj, difraktometri me rreze X me rezolucion të lartë u përdor për të vlerësuar cilësinë e kristalit të vaferës.
Këto hapa eksperimentale dhe metoda testimi ofrojnë mbështetje teknike të detajuar për studimin e shkallës së heqjes së materialit dhe cilësisë së sipërfaqes gjatë përpunimit të 4H-Vafera SiC.
Nëpërmjet eksperimenteve, studiuesit analizuan ndryshimet në shkallën e heqjes së materialit (MRR), morfologjinë dhe vrazhdësinë e sipërfaqes, si dhe vetitë mekanike dhe cilësinë e kristalit të 4H-Vafera SiCnë hapa të ndryshëm të përpunimit (prerja e telit, bluarja, bluarja e ashpër, bluarja e imët, lustrimi).
Figura 3 Shkalla e heqjes së materialit të faqes C dhe faqes Si të 4H-Meshë SiCnë hapa të ndryshëm të përpunimit
Studimi zbuloi se për shkak të anizotropisë së vetive mekanike të fytyrave të ndryshme kristalore të 4H-SiC, ka një ndryshim në MRR midis fytyrës C dhe Si-faqes nën të njëjtin proces, dhe MRR e fytyrës C është dukshëm më e lartë se ajo e Si-face. Me avancimin e hapave të përpunimit, morfologjia e sipërfaqes dhe vrazhdësia e vaferave 4H-SiC optimizohen gradualisht. Pas lustrimit, Ra e faqes C është 0,24 nm, dhe Ra e fytyrës Si arrin 0,14 nm, e cila mund të plotësojë nevojat e rritjes epitaksiale.
Figura 4 Imazhet me mikroskop optik të sipërfaqes C (a~e) dhe sipërfaqes Si (f~j) të vaferës 4H-SiC pas hapave të ndryshëm të përpunimit
Figura 5 Imazhet e mikroskopit të forcës atomike të sipërfaqes C (a~c) dhe sipërfaqes Si (d~f) të vaferës 4H-SiC pas hapave të përpunimit CLP, FLP dhe CMP
Figura 6 (a) moduli elastik dhe (b) ngurtësia e sipërfaqes C dhe sipërfaqja Si e vaferës 4H-SiC pas hapave të ndryshëm të përpunimit
Testi i vetive mekanike tregon se sipërfaqja C e vaferit ka rezistencë më të dobët se materiali i sipërfaqes Si, një shkallë më të madhe thyerjeje të brishtë gjatë përpunimit, heqje më e shpejtë e materialit dhe morfologji dhe vrazhdësi relativisht të dobët të sipërfaqes. Heqja e shtresës së dëmtuar në sipërfaqen e përpunuar është çelësi për përmirësimin e cilësisë së sipërfaqes së vaferit. Gjerësia gjysmë lartësi e lakores lëkundëse 4H-SiC (0004) mund të përdoret për të karakterizuar dhe analizuar në mënyrë intuitive dhe të saktë shtresën e dëmtimit të sipërfaqes së vaferës.
Figura 7 (0004) lakorja lëkundëse gjysma e gjerësisë së faqes C dhe faqes Si të vaferës 4H-SiC pas hapave të ndryshëm të përpunimit
Rezultatet e hulumtimit tregojnë se shtresa e dëmtimit të sipërfaqes së vaferës mund të hiqet gradualisht pas përpunimit të meshës 4H-SiC, e cila përmirëson në mënyrë efektive cilësinë e sipërfaqes së vaferës dhe siguron një referencë teknike për përpunim me efikasitet të lartë, me humbje të ulët dhe me cilësi të lartë. e vaferave me substrate 4H-SiC.
Studiuesit përpunuan vaferat 4H-SiC përmes hapave të ndryshëm të përpunimit si prerja e telit, bluarja, bluarja e ashpër, bluarja e imët dhe lustrimi, dhe studiuan efektet e këtyre proceseve në cilësinë e sipërfaqes së vaferit.
Rezultatet tregojnë se me avancimin e hapave të përpunimit, morfologjia e sipërfaqes dhe vrazhdësia e vaferit optimizohen gradualisht. Pas lustrimit, vrazhdësia e faqes C dhe Si-faqes arrin përkatësisht 0.24nm dhe 0.14nm, gjë që plotëson kërkesat e rritjes epitaksiale. Fytyra C e vaferit ka qëndrueshmëri më të dobët se materiali i faqes Si dhe është më e prirur ndaj thyerjeve të brishta gjatë përpunimit, duke rezultuar në morfologji dhe vrazhdësi relativisht të dobët të sipërfaqes. Heqja e shtresës së dëmtimit të sipërfaqes së sipërfaqes së përpunuar është çelësi për përmirësimin e cilësisë së sipërfaqes së vaferit. Gjysma e gjerësisë së kurbës lëkundëse 4H-SiC (0004) mund të karakterizojë në mënyrë intuitive dhe të saktë shtresën e dëmtimit të sipërfaqes së vaferës.
Hulumtimet tregojnë se shtresa e dëmtuar në sipërfaqen e vaferës 4H-SiC mund të hiqet gradualisht përmes përpunimit të vaferës 4H-SiC, duke përmirësuar në mënyrë efektive cilësinë e sipërfaqes së vaferës, duke siguruar një referencë teknike për efikasitet të lartë, me humbje të ulët dhe të lartë. përpunimi cilësor i vaferave me substrate 4H-SiC.
Koha e postimit: Korrik-08-2024