Erdieroaleen potentzia-gailuek oinarrizko posizioa hartzen dute potentzia-sistema elektronikoetan, batez ere adimen artifiziala, 5G komunikazioak eta energia-ibilgailu berriak bezalako teknologien garapen azkarraren testuinguruan, horien errendimendu-eskakizunak hobetu egin dira.
Silizio karburoa(4H-SiC) errendimendu handiko erdieroaleen potentzia gailuak fabrikatzeko material aproposa bihurtu da, bere abantailengatik, hala nola banda zabala, eroankortasun termiko handia, matxura-eremuaren indar handia, saturazio-tasa handia, egonkortasun kimikoa eta erradiazio-erresistentzia. Hala ere, 4H-SiC-k gogortasun handia, hauskortasun handia, inertetasun kimiko handia eta prozesatzeko zailtasun handia ditu. Bere substratu oblearen gainazaleko kalitatea funtsezkoa da eskala handiko gailuen aplikazioetarako.
Hori dela eta, 4H-SiC substratuko obleen gainazaleko kalitatea hobetzea, batez ere oblea prozesatzeko gainazalean kaltetutako geruza kentzea, gakoa da 4H-SiC substratuaren obleen prozesamendu eraginkorra, galera txikia eta kalitate handikoa lortzeko.
Esperimentua
Esperimentuak 4 hazbeteko N motako 4H-SiC lingote bat erabiltzen du lurrun-garraio fisikoaren metodoaren bidez hazitakoa, alanbre-mozketa, artezketa, artezketa zakarra, artezketa fina eta leunketa bidez prozesatzen dena, eta C gainazalaren eta Si gainazalaren kentze-lodiera erregistratzen du. eta prozesu bakoitzean azken oblearen lodiera.
1. irudia 4H-SiC kristal egituraren eskema
2. irudia 4H-ren C aldetik eta Si aldetik kendutako lodieraSiC ostiaprozesatzeko urrats desberdinen ondoren eta oblearen lodiera prozesatu ondoren
Oblearen lodiera, gainazaleko morfologia, zimurtasuna eta propietate mekanikoak obleen geometria-parametroen probagailuak, interferentzia diferentzialaren mikroskopioak, indar atomikoko mikroskopioak, gainazaleko zimurtasuna neurtzeko tresnak eta nanoindentsoreak ezaugarritu zituzten. Horrez gain, bereizmen handiko X izpien difraktometroa erabili zen oblearen kristalaren kalitatea ebaluatzeko.
Urrats esperimental eta proba metodo hauek laguntza tekniko zehatza eskaintzen dute materiala kentzeko tasa eta gainazaleko kalitatea aztertzeko 4H-ren prozesatzean.SiC obleak.
Esperimentuen bidez, ikertzaileek materiala kentzeko tasaren (MRR), gainazaleko morfologia eta zimurtasunaren aldaketak aztertu zituzten, baita 4H-ren propietate mekanikoak eta kristalaren kalitatea ere.SiC obleakprozesatzeko urrats desberdinetan (alanbre-mozketa, artezketa, artezketa zakarra, artezketa fina, leuntzea).
3. irudia C-aurpegiaren eta 4H-ren Si-aurpegiaren materiala kentzeko abiaduraSiC ostiaprozesatzeko urrats desberdinetan
Ikerketak aurkitu zuen 4H-SiC-ren kristal-aurpegi desberdinen propietate mekanikoen anisotropia dela eta, C-aurpegiaren eta Si-aurpegiaren arteko aldea dagoela prozesu berdinean, eta C-aurpegiaren MRRa baino nabarmen handiagoa da. Si-facerena. Prozesatzeko urratsen aurrerapenarekin, 4H-SiC obleen gainazaleko morfologia eta zimurtasuna optimizatzen dira pixkanaka. Leundu ondoren, C-aurpegiaren Ra 0,24 nm-koa da eta Si-aurpegiaren Ra 0,14 nm-ra iristen da, hazkunde epitaxialaren beharrak ase ditzake.
4. Irudia 4H-SiC oblearen C gainazaleko (a~e) eta Si gainazaleko (f~j) mikroskopio optikoko irudiak prozesatzeko urrats desberdinen ondoren
5. Irudia Indar atomikoko mikroskopioko irudiak 4H-SiC oblearen C gainazaleko (a~c) eta Si gainazaleko (d~f) CLP, FLP eta CMP prozesatzeko urratsen ondoren
6. Irudia (a) modulu elastikoa eta (b) 4H-SiC oblearen C gainazaleko eta SiC gainazaleko gogortasuna prozesatzeko urrats ezberdinen ondoren
Propietate mekanikoen probak erakusten du oblearen C gainazalak Si gainazaleko materialak baino gogortasun eskasagoa duela, haustura hauskor handiagoa prozesatzeko garaian, materiala azkarrago kentzea eta gainazaleko morfologia eta zimurtasun nahiko eskasa duela. Prozesatutako gainazalean kaltetutako geruza kentzea da oblearen gainazaleko kalitatea hobetzeko gakoa. 4H-SiC (0004) kulunkari kurbaren altuera erdiko zabalera oblearen gainazaleko kalte-geruza intuitiboki eta zehaztasunez karakterizatu eta aztertzeko erabil daiteke.
7. irudia (0004) 4H-SiC oblearen C-aurpegiaren eta Si-aurpegiaren erdi zabaleraren kurba kulunkaria prozesatzeko urrats desberdinen ondoren
Ikerketaren emaitzek erakusten dute oblearen gainazaleko kalte-geruza pixkanaka ken daitekeela 4H-SiC oblea prozesatu ondoren, eta horrek oblearen gainazaleko kalitatea eraginkortasunez hobetzen du eta erreferentzia teknikoa eskaintzen du eraginkortasun handiko, galera baxuko eta kalitate handiko prozesatzeko. 4H-SiC substratuko obleen.
Ikertzaileek 4H-SiC obleak prozesatzeko urrats ezberdinen bidez prozesatu zituzten, hala nola alanbre-mozketa, artezketa, artezketa zakarra, artezketa fina eta leunketa, eta prozesu horiek oblearen gainazaleko kalitatean duten eragina aztertu zuten.
Emaitzek erakusten dute prozesatzeko urratsen aurrerapenarekin, oblearen gainazaleko morfologia eta zimurtasuna pixkanaka optimizatzen direla. Leundu ondoren, C-aurpegiaren eta Si-aurpegiaren zimurtasuna 0,24 nm eta 0,14 nm-ra iristen da hurrenez hurren, eta horrek hazkunde epitaxialaren baldintzak betetzen ditu. Oblearen C-aurpegiak Si-aurpegiko materialak baino gogortasun eskasagoa du, eta haustura hauskorra izateko joera handiagoa du prozesatzeko garaian, eta ondorioz, gainazaleko morfologia eta zimurtasun nahiko eskasa da. Prozesatutako gainazaleko gainazaleko kalte-geruza kentzea da oblearen gainazaleko kalitatea hobetzeko gakoa. 4H-SiC (0004) kulunkari kurbaren erdi zabalerak intuizioz eta zehaztasunez ezaugarritu dezake oblearen gainazaleko kalte-geruza.
Ikerketek erakusten dute 4H-SiC obleen gainazalean kaltetutako geruza 4H-SiC obleen prozesamenduaren bidez pixkanaka ken daitekeela, oblearen gainazaleko kalitatea eraginkortasunez hobetuz, eraginkortasun handiko, galera baxuko eta handiko erreferentzia teknikoa eskainiz. 4H-SiC substratuko obleen kalitatea prozesatzea.
Argitalpenaren ordua: 2024-08-08