Hálfleiðaraafltæki gegna kjarnastöðu í rafeindakerfum, sérstaklega í samhengi við hraða þróun tækni eins og gervigreind, 5G fjarskipti og ný orkutæki, kröfur um frammistöðu þeirra hafa verið bættar.
Kísilkarbíð(4H-SiC) hefur orðið tilvalið efni til að framleiða hágæða hálfleiðaraafltæki vegna kosta þess eins og breitt bandbil, hár hitaleiðni, hár niðurbrotssviðsstyrkur, hár mettunarhraði, efnafræðilegur stöðugleiki og geislunarþol. Hins vegar hefur 4H-SiC mikla hörku, mikla stökkleika, sterka efnafræðilega tregðu og mikla vinnsluerfiðleika. Yfirborðsgæði undirlagsskífunnar skipta sköpum fyrir notkun á stórum tækjum.
Þess vegna er að bæta yfirborðsgæði 4H-SiC undirlagsskífna, sérstaklega að fjarlægja skemmda lagið á yfirborði skúffunnar, lykillinn að skilvirkri, lágtapandi og hágæða 4H-SiC undirlagsdiskuvinnslu.
Tilraun
Tilraunin notar 4 tommu N-gerð 4H-SiC hleif sem er ræktuð með eðlisfræðilegri gufuflutningsaðferð, sem er unnin með vírklippingu, slípun, grófslípun, fínslípun og fægingu, og skráir þykkt C yfirborðs og Si yfirborðs sem hefur verið fjarlægð. og endanleg oblátaþykkt í hverju ferli.
Mynd 1 Skýringarmynd af 4H-SiC kristalbyggingu
Mynd 2 Þykkt fjarlægð frá C-hlið og Si-hlið 4H-SiC oblátureftir mismunandi vinnsluþrep og þykkt obláts eftir vinnslu
Þykkt, yfirborðsformgerð, grófleiki og vélrænni eiginleikar skúffunnar einkenndust að fullu af færibreytuprófara fyrir obláta rúmfræði, mismunadrifunarsmásjá, frumeindakraftsmásjá, mælitæki fyrir yfirborðsgrófleika og nanóinntengi. Auk þess var háupplausn röntgengeislabreymismælir notaður til að meta kristalgæði oblátunnar.
Þessi tilraunaskref og prófunaraðferðir veita nákvæma tæknilega aðstoð til að rannsaka efnisflutningshraða og yfirborðsgæði við vinnslu 4H-SiC oblátur.
Með tilraunum greindu vísindamennirnir breytingar á efnisflutningshraða (MRR), yfirborðsformgerð og grófleika, svo og vélræna eiginleika og kristalgæði 4H-SiC obláturí mismunandi vinnsluþrepum (víraklippingu, slípun, grófslípun, fínslípun, fægja).
Mynd 3 Hraði efnisfjarlægingar C-andlits og Si-andlits 4H-SiC obláturí mismunandi vinnsluþrepum
Rannsóknin leiddi í ljós að vegna anisotropy vélrænna eiginleika mismunandi kristalflata 4H-SiC er munur á MRR milli C-andlits og Si-face undir sama ferli og MRR C-andlits er marktækt hærra en það af Si-face. Með framgangi vinnsluþrepanna er yfirborðsformgerð og grófleiki 4H-SiC obláta smám saman fínstillt. Eftir fægingu er Ra á C-andliti 0,24nm og Ra á Si-andliti nær 0,14nm, sem getur mætt þörfum epitaxial vaxtar.
Mynd 4 Ljóssmásjármyndir af C yfirborði (a~e) og Si yfirborði (f~j) á 4H-SiC skífu eftir mismunandi vinnsluþrep
Mynd 5 Atómkraftssmásjármyndir af C yfirborði (a~c) og Si yfirborði (d~f) á 4H-SiC skífu eftir CLP, FLP og CMP vinnsluþrep
Mynd 6 (a) mýktarstuðull og (b) hörku C yfirborðs og Si yfirborðs 4H-SiC skífunnar eftir mismunandi vinnsluþrep
Vélrænni eiginleikaprófunin sýnir að C yfirborð skífunnar hefur lakari seigleika en Si yfirborðsefnið, meira brot af brothættu við vinnslu, hraðari efnisflutningur og tiltölulega léleg yfirborðsform og grófleiki. Að fjarlægja skemmda lagið á unnu yfirborðinu er lykillinn að því að bæta yfirborðsgæði oblátsins. Hægt er að nota hálfhæðarbreidd 4H-SiC (0004) rokkferilsins til að auðkenna og greina yfirborðsskemmdalag skífunnar á innsæi og nákvæman hátt.
Mynd 7 (0004) rokkferill hálfbreidd C-flatar og Si-flatar 4H-SiC obláts eftir mismunandi vinnsluþrep
Rannsóknarniðurstöðurnar sýna að hægt er að fjarlægja yfirborðsskemmda lag skífunnar smám saman eftir 4H-SiC skúffuvinnslu, sem bætir yfirborðsgæði skífunnar á áhrifaríkan hátt og veitir tæknilega viðmiðun fyrir mikla skilvirkni, lítið tap og hágæða vinnslu. af 4H-SiC hvarfefnisdiskum.
Rannsakendur unnu 4H-SiC oblátur í gegnum mismunandi vinnsluþrep eins og vírklippingu, slípun, grófslípun, fínslípun og fægja og rannsökuðu áhrif þessara ferla á yfirborðsgæði skífunnar.
Niðurstöðurnar sýna að með framgangi vinnsluþrepanna er yfirborðsformgerð og grófleiki skífunnar smám saman fínstillt. Eftir fægingu nær grófleiki C-andlitsins og Si-andlitsins 0,24nm og 0,14nm í sömu röð, sem uppfyllir kröfur um epitaxial vöxt. C-flötur skífunnar hefur lakari seigleika en Si-flatarefnið og er hættara við að brotna við vinnslu, sem leiðir til tiltölulega lélegrar formgerðar og grófleika yfirborðsins. Að fjarlægja yfirborðsskemmdalagið af unnu yfirborðinu er lykillinn að því að bæta yfirborðsgæði oblátsins. Hálfbreidd 4H-SiC (0004) rokkferilsins getur á innsæi og nákvæman hátt einkennt yfirborðsskemmdalag skífunnar.
Rannsóknir sýna að hægt er að fjarlægja skemmda lagið á yfirborði 4H-SiC skífunnar smám saman með 4H-SiC skífuvinnslu, sem í raun bætir yfirborðsgæði skífunnar, veitir tæknilega viðmiðun fyrir mikla skilvirkni, lítið tap og mikið tap. gæðavinnsla á 4H-SiC undirlagsdiskum.
Pósttími: júlí-08-2024