වේෆර් මතුපිට ගුණාත්මකභාවය මත සිලිකන් කාබයිඩ් තනි ස්ඵටික සැකසීමේ බලපෑම

අර්ධ සන්නායක බල උපාංග බලශක්ති ඉලෙක්ට්‍රොනික පද්ධතිවල ප්‍රධාන ස්ථානයක් ගනී, විශේෂයෙන් කෘතිම බුද්ධිය, 5G සන්නිවේදනය සහ නව බලශක්ති වාහන වැනි තාක්‍ෂණවල වේගවත් සංවර්ධනයේ සන්දර්භය තුළ, ඒවා සඳහා කාර්ය සාධන අවශ්‍යතා වැඩි දියුණු කර ඇත.

සිලිකන් කාබයිඩ්(4H-SiC) පුළුල් කලාප පරතරය, ඉහළ තාප සන්නායකතාව, ඉහළ බිඳවැටීම් ක්ෂේත්‍ර ශක්තිය, ඉහළ සන්තෘප්ත ප්ලාවිත අනුපාතය, රසායනික ස්ථායීතාවය සහ විකිරණ ප්‍රතිරෝධය වැනි වාසි හේතුවෙන් ඉහළ කාර්ය සාධනයක් සහිත අර්ධ සන්නායක බල උපාංග නිෂ්පාදනය සඳහා කදිම ද්‍රව්‍යයක් බවට පත්ව ඇත. කෙසේ වෙතත්, 4H-SiC හි ඉහළ දෘඪතාව, ඉහළ බිඳෙනසුලු බව, ශක්තිමත් රසායනික නිෂ්ක්‍රීය බව සහ ඉහළ සැකසුම් අපහසුතා ඇත. විශාල පරිමාණ උපාංග යෙදුම් සඳහා එහි උපස්ථර වේෆරයේ මතුපිට ගුණාත්මක භාවය ඉතා වැදගත් වේ.
එබැවින්, 4H-SiC උපස්ථර වේෆර්වල මතුපිට ගුණාත්මක භාවය වැඩිදියුණු කිරීම, විශේෂයෙන් වේෆර් සැකසුම් පෘෂ්ඨයේ ඇති හානියට පත් ස්ථරය ඉවත් කිරීම, කාර්යක්ෂම, අඩු පාඩු සහ උසස් තත්ත්වයේ 4H-SiC උපස්ථර වේෆර් සැකසුම් සාක්ෂාත් කර ගැනීම සඳහා යතුර වේ.

අත්හදා බැලීම
මෙම අත්හදා බැලීමේදී භෞතික වාෂ්ප ප්‍රවාහන ක්‍රමය මගින් වගා කරන ලද අඟල් 4 N-type 4H-SiC ingot එකක් භාවිතා කරයි, එය කම්බි කැපීම, ඇඹරීම, රළු ඇඹරීම, සිහින් ඇඹරීම සහ ඔප දැමීම හරහා සකස් කර C මතුපිට සහ Si මතුපිට ඉවත් කිරීමේ ඝණකම වාර්තා කරයි. සහ එක් එක් ක්රියාවලියෙහි අවසාන වේෆර් ඝණකම.

රූප සටහන 1 4H-SiC ස්ඵටික ව්‍යුහයේ ක්‍රමානුරූප රූප සටහන

රූප සටහන 2 4H හි C-පැත්තෙන් සහ Si-පැත්තෙන් ඝණකම ඉවත් කර ඇත-SiC වේෆර්විවිධ සැකසුම් පියවරයන් සහ සැකසීමෙන් පසු වේෆර් ඝණකම

 

වේෆරයේ ඝණකම, පෘෂ්ඨීය රූප විද්‍යාව, රළුබව සහ යාන්ත්‍රික ගුණාංග වේෆර් ජ්‍යාමිතික පරාමිති පරීක්ෂකය, අවකල්‍ය මැදිහත්වීම් අන්වීක්ෂය, පරමාණු බල අන්වීක්ෂය, මතුපිට රළුබව මැනීමේ උපකරණය සහ නැනෝ ඉන්ඩෙන්ටරය මගින් සම්පුර්ණයෙන්ම සංලක්ෂිත විය. මීට අමතරව, වේෆරයේ ස්ඵටික ගුණය තක්සේරු කිරීම සඳහා අධි-විභේදන X-ray diffractometer භාවිතා කරන ලදී.
මෙම පර්යේෂණාත්මක පියවර සහ පරීක්ෂණ ක්‍රම 4H- සැකසීමේදී ද්‍රව්‍ය ඉවත් කිරීමේ අනුපාතය සහ මතුපිට ගුණාත්මකභාවය අධ්‍යයනය කිරීම සඳහා සවිස්තරාත්මක තාක්ෂණික සහාය සපයයි.SiC වේෆර්.
පර්යේෂකයන් විසින් ද්‍රව්‍ය ඉවත් කිරීමේ අනුපාතය (MRR), පෘෂ්ඨීය රූප විද්‍යාව සහ රළුබව මෙන්ම යාන්ත්‍රික ගුණ සහ 4H- ස්ඵටික ගුණයේ වෙනස්කම් විශ්ලේෂණය කර ඇත.SiC වේෆර්විවිධ සැකසුම් පියවරයන්හිදී (කම්බි කැපීම, ඇඹරීම, රළු ඇඹරීම, සිහින් ඇඹරීම, ඔප දැමීම).

රූප සටහන 3 C-face සහ Si-face හි ද්‍රව්‍ය ඉවත් කිරීමේ අනුපාතය 4H-SiC වේෆර්විවිධ සැකසුම් පියවර තුළ

4H-SiC හි විවිධ ස්ඵටික මුහුණුවල යාන්ත්‍රික ගුණවල ඇනිසොට්‍රොපි නිසා එකම ක්‍රියාවලියක් යටතේ C-face සහ Si-face අතර MRR හි වෙනසක් ඇති බව අධ්‍යයනයෙන් සොයාගෙන ඇති අතර C-face හි MRR වඩා සැලකිය යුතු ලෙස වැඩි වේ. Si-face බව. සැකසුම් පියවරවල දියුණුවත් සමඟ, 4H-SiC වේෆර්වල මතුපිට රූප විද්‍යාව සහ රළු බව ක්‍රමයෙන් ප්‍රශස්ත වේ. ඔප දැමීමෙන් පසු, C-face හි Ra අගය 0.24nm වන අතර, Si-face හි Ra අගය 0.14nm දක්වා ළඟා වන අතර, එය epitaxial වර්ධනයේ අවශ්‍යතා සපුරාලිය හැකිය.

රූප සටහන 4 විවිධ සැකසුම් පියවරයන්ට පසුව 4H-SiC වේෆරයේ C මතුපිට (a~e) සහ Si මතුපිට (f~j) දෘශ්‍ය අන්වීක්ෂ රූප

රූප සටහන 5 CLP, FLP සහ CMP සැකසුම් පියවරෙන් පසු 4H-SiC වේෆරයේ C මතුපිට (a~c) සහ Si මතුපිට (d~f) පරමාණුක බල අන්වීක්ෂ රූප

රූප සටහන 6 (අ) විවිධ සැකසුම් පියවරයන්ගෙන් පසු 4H-SiC වේෆරයේ C මතුපිට සහ (b) ප්‍රත්‍යාස්ථ මාපාංකය සහ (b) Si මතුපිට දෘඪතාව

යාන්ත්‍රික ගුණ පරීක්ෂණයෙන් පෙන්නුම් කරන්නේ වේෆරයේ C මතුපිට Si මතුපිට ද්‍රව්‍යයට වඩා දුර්වල තද බව, සැකසීමේදී බිඳෙන සුළු අස්ථි බිඳීමක්, වේගවත් ද්‍රව්‍ය ඉවත් කිරීම සහ සාපේක්ෂව දුර්වල මතුපිට රූප විද්‍යාව සහ රළුබව ඇති බවයි. සැකසූ මතුපිටට හානි වූ ස්ථරය ඉවත් කිරීම වේෆරයේ මතුපිට ගුණාත්මකභාවය වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා යතුරයි. 4H-SiC (0004) පාෂාණ වක්‍රයේ අර්ධ-උස පළල, වේෆරයේ මතුපිට හානි ස්ථරය අවබෝධාත්මකව සහ නිවැරදිව සංලක්ෂිත කිරීමට සහ විශ්ලේෂණය කිරීමට භාවිතා කළ හැකිය.

රූප සටහන 7 (0004) විවිධ සැකසුම් පියවරයන්ගෙන් පසු 4H-SiC වේෆරයේ C-මුහුණු සහ Si-මුහුණෙහි අර්ධ-පළල රොකිං වක්‍රය

පර්යේෂණ ප්‍රතිඵලවලින් පෙනී යන්නේ 4H-SiC වේෆර් සැකසීමෙන් පසු වේෆරයේ මතුපිට හානි ස්ථරය ක්‍රමයෙන් ඉවත් කළ හැකි අතර, එමඟින් වේෆරයේ මතුපිට ගුණාත්මක භාවය ඵලදායී ලෙස වැඩිදියුණු කරන අතර ඉහළ කාර්යක්ෂමතාව, අඩු පාඩු සහ උසස් තත්ත්වයේ සැකසුම් සඳහා තාක්ෂණික යොමු කිරීමක් සපයයි. 4H-SiC උපස්ථර වේෆර් වල.

පර්යේෂකයන් විසින් වයර් කැපීම, ඇඹරීම, රළු ඇඹරීම, සිහින් ඇඹරීම සහ ඔප දැමීම වැනි විවිධ සැකසුම් පියවරයන් හරහා 4H-SiC වේෆර් සැකසූ අතර, මෙම ක්‍රියාවලීන් වේෆරයේ මතුපිට ගුණාත්මක භාවයට බලපාන ආකාරය අධ්‍යයනය කළහ.
ප්‍රතිඵලවලින් පෙනී යන්නේ සැකසුම් පියවරවල දියුණුවත් සමඟ වේෆරයේ මතුපිට රූප විද්‍යාව සහ රළු බව ක්‍රමයෙන් ප්‍රශස්ත වන බවයි. ඔප දැමීමෙන් පසු, C-face සහ Si-face වල රළුබව පිළිවෙලින් 0.24nm සහ 0.14nm වෙත ළඟා වන අතර, එය epitaxial වර්ධනයේ අවශ්‍යතා සපුරාලයි. වේෆරයේ C-මුහුණෙහි Si-මුහුණත ද්‍රව්‍යයට වඩා දුර්වල දෘඪතාවක් ඇති අතර, සැකසීමේදී බිඳෙන සුළු අස්ථි බිඳීමට වැඩි ප්‍රවණතාවක් ඇති අතර, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස සාපේක්ෂව දුර්වල පෘෂ්ඨීය රූප විද්‍යාව සහ රළුබව ඇතිවේ. සැකසූ පෘෂ්ඨයේ මතුපිට හානි ස්ථරය ඉවත් කිරීම වේෆරයේ මතුපිට ගුණාත්මකභාවය වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා යතුරයි. 4H-SiC (0004) රොකිං වක්‍රයේ අර්ධ-පළල මඟින් වේෆරයේ මතුපිට හානි ස්ථරය අවබෝධාත්මකව සහ නිවැරදිව සංලක්ෂිත කළ හැකිය.
පර්යේෂණයෙන් පෙන්නුම් කරන්නේ 4H-SiC වේෆර්වල මතුපිට ඇති හානියට පත් ස්තරය 4H-SiC වේෆර් සැකසුම් හරහා ක්‍රමයෙන් ඉවත් කළ හැකි අතර, වේෆරයේ මතුපිට ගුණාත්මක භාවය ඵලදායී ලෙස වැඩිදියුණු කිරීම, ඉහළ කාර්යක්ෂමතාව, අඩු පාඩු සහ ඉහළ- සඳහා තාක්ෂණික සඳහනක් සපයයි. 4H-SiC උපස්ථර වේෆර්වල ගුණාත්මක සැකසුම්.