Piranti listrik semikonduktor nduwe posisi inti ing sistem elektronik daya, utamane ing konteks pangembangan teknologi kanthi cepet kayata intelijen buatan, komunikasi 5G lan kendaraan energi anyar, syarat kinerja kanggo dheweke wis apik.
Silicon karbida(4H-SiC) wis dadi bahan sing cocog kanggo nggawe piranti semikonduktor berkinerja tinggi amarga kaluwihan kayata celah pita lebar, konduktivitas termal sing dhuwur, kekuwatan lapangan rusak sing dhuwur, tingkat kejenuhan sing dhuwur, stabilitas kimia lan resistensi radiasi. Nanging, 4H-SiC nduweni atose dhuwur, brittleness dhuwur, inertness kimia kuwat, lan kangelan Processing dhuwur. Kualitas permukaan wafer substrate penting kanggo aplikasi piranti skala gedhe.
Mulane, ningkatake kualitas permukaan wafer substrat 4H-SiC, utamane mbusak lapisan sing rusak ing permukaan pangolahan wafer, minangka kunci kanggo entuk pangolahan wafer substrat 4H-SiC sing efisien, kurang lan berkualitas tinggi.
Eksperimen
Eksperimen kasebut nggunakake ingot 4H-SiC tipe N 4-inch sing ditanam kanthi cara transportasi uap fisik, sing diproses liwat pemotongan kawat, penggilingan, penggilingan kasar, grinding lan polishing sing apik, lan nyathet kekandelan penghapusan permukaan C lan permukaan Si. lan kekandelan wafer pungkasan ing saben proses.
Gambar 1 Diagram skematis struktur kristal 4H-SiC
Gambar 2 Ketebalan dibusak saka sisih C lan sisih Si saka 4H-wafer SiCsawise langkah Processing beda lan kekandelan wafer sawise Processing
Kekandelan, morfologi permukaan, kekasaran lan sifat mekanik wafer kasebut kanthi lengkap ditondoi kanthi tester parameter geometri wafer, mikroskop interferensi diferensial, mikroskop gaya atom, alat ukur kekasaran permukaan lan nanoindenter. Kajaba iku, difraktometer sinar-X resolusi dhuwur digunakake kanggo ngevaluasi kualitas kristal wafer.
Langkah-langkah eksperimen lan metode tes iki nyedhiyakake dhukungan teknis sing rinci kanggo nyinaoni tingkat penghapusan materi lan kualitas permukaan sajrone pangolahan 4H-wafer SiC.
Liwat eksperimen, peneliti nganalisis owah-owahan ing tingkat penghapusan materi (MRR), morfologi permukaan lan kekasaran, uga sifat mekanik lan kualitas kristal 4H-wafer SiCing langkah-langkah pangolahan sing beda-beda (pemotongan kawat, grinding, grinding kasar, grinding nggoleki, polishing).
Gambar 3 Laju penghapusan materi saka C-face lan Si-face saka 4H-wafer SiCing langkah Processing beda
Panaliten kasebut nemokake manawa amarga anisotropi sifat mekanik saka macem-macem kristal 4H-SiC, ana prabédan ing MRR antarane C-face lan Si-face ing proses sing padha, lan MRR saka C-face luwih dhuwur tinimbang sing saka Si-pasuryan. Kanthi kemajuan langkah pangolahan, morfologi permukaan lan kekasaran wafer 4H-SiC dioptimalake kanthi bertahap. Sawise polishing, Ra saka C-pasuryan punika 0.24nm, lan Ra saka Si-pasuryan tekan 0.14nm, kang bisa nyukupi kabutuhan wutah epitaxial.
Gambar 4 Gambar mikroskop optik saka permukaan C (a~e) lan permukaan Si (f~j) saka wafer 4H-SiC sawise langkah pangolahan sing beda
Gambar 5 Gambar mikroskop gaya atom saka permukaan C (a~c) lan permukaan Si (d~f) saka wafer 4H-SiC sawise langkah pangolahan CLP, FLP lan CMP
Gambar 6 (a) modulus elastis lan (b) kekerasan permukaan C lan permukaan Si saka wafer 4H-SiC sawise langkah pangolahan sing beda
Tes properti mekanik nuduhake yen permukaan C wafer nduweni kateguhan sing luwih miskin tinimbang materi permukaan Si, tingkat fraktur brittle sing luwih gedhe sajrone proses, mbusak materi sing luwih cepet, lan morfologi lan kekasaran permukaan sing relatif kurang. Mbusak lapisan sing rusak ing permukaan sing diproses minangka kunci kanggo ningkatake kualitas permukaan wafer. Lebar setengah dhuwur saka kurva goyang 4H-SiC (0004) bisa digunakake kanggo intuisi lan kanthi akurat menehi ciri lan nganalisa lapisan karusakan permukaan wafer.
Gambar 7 (0004) kurva goyang setengah jembaré C-face lan Si-face wafer 4H-SiC sawise langkah pangolahan sing beda
Asil riset nuduhake yen lapisan karusakan lumahing wafer bisa mboko sithik dibusak sawise Processing wafer 4H-SiC, kang èfèktif mbenakake kualitas lumahing wafer lan menehi referensi technical kanggo dhuwur-efficiency, kurang mundhut lan Processing kualitas dhuwur. saka wafer substrat 4H-SiC.
Peneliti ngolah wafer 4H-SiC liwat langkah-langkah pangolahan sing beda-beda kayata nglereni kabel, grinding, grinding kasar, grinding lan polishing, lan sinau efek proses kasebut ing kualitas permukaan wafer.
Asil kasebut nuduhake yen kanthi maju langkah-langkah pangolahan, morfologi permukaan lan kekasaran wafer mboko sithik dioptimalake. Sawise polishing, roughness saka C-pasuryan lan Si-pasuryan tekan mungguh 0.24nm lan 0.14nm, kang meets syarat wutah epitaxial. C-pasuryan saka wafer wis kateguhan mlarat saka materi Si-pasuryan, lan luwih rentan kanggo fraktur brittle sak Processing, asil ing morfologi lumahing relatif miskin lan roughness. Mbusak lapisan karusakan lumahing lumahing diproses minangka kunci kanggo ningkatake kualitas permukaan wafer. Setengah jembaré kurva goyang 4H-SiC (0004) bisa kanthi intuisi lan kanthi akurat menehi ciri lapisan karusakan permukaan wafer.
Riset nuduhake yen lapisan rusak ing lumahing wafer 4H-SiC bisa mboko sithik dibusak liwat Processing wafer 4H-SiC, èfèktif Ngapikake kualitas lumahing wafer, nyediakake referensi technical kanggo dhuwur-efficiency, kurang mundhut, lan dhuwur- pangolahan kualitas wafer substrat 4H-SiC.
Wektu kirim: Jul-08-2024