Цахиурын карбидын дан болор боловсруулалтын өрөвсний гадаргуугийн чанарт үзүүлэх нөлөө

Хагас дамжуулагч цахилгаан төхөөрөмжүүд нь эрчим хүчний электрон системд гол байр суурийг эзэлдэг, ялангуяа хиймэл оюун ухаан, 5G харилцаа холбоо, шинэ эрчим хүчний тээврийн хэрэгсэл зэрэг технологийн хурдацтай хөгжлийн нөхцөлд тэдгээрийн гүйцэтгэлийн шаардлагыг сайжруулсан.

Цахиурын карбид(4H-SiC) нь өргөн зурвасын зай, өндөр дулаан дамжуулалт, өндөр задралын талбайн хүч чадал, өндөр ханасан шилжилтийн хурд, химийн тогтвортой байдал, цацрагийн эсэргүүцэл зэрэг давуу талуудын улмаас өндөр хүчин чадалтай хагас дамжуулагч цахилгаан төхөөрөмж үйлдвэрлэхэд тохиромжтой материал болсон. Гэсэн хэдий ч 4H-SiC нь өндөр хатуулаг, хэврэгшил өндөр, химийн хүчтэй идэвхгүй байдал, боловсруулалтын өндөр хүндрэлтэй байдаг. Том хэмжээний төхөөрөмжийн хэрэглээнд түүний субстратын хавтангийн гадаргуугийн чанар маш чухал юм.
Иймээс 4H-SiC субстратын хавтангийн гадаргуугийн чанарыг сайжруулах, ялангуяа өрөм боловсруулах гадаргуу дээрх гэмтсэн давхаргыг арилгах нь үр ашигтай, алдагдал багатай, өндөр чанартай 4H-SiC субстрат өрөм боловсруулахад хүрэх түлхүүр юм.

Туршилт
Туршилтанд утсыг зүсэх, нунтаглах, барзгар нунтаглах, нарийн нунтаглах, өнгөлөх замаар боловсруулдаг 4 инчийн N-төрлийн 4H-SiC ембүүг физикийн уураар зөөвөрлөх аргыг ашиглаж, C гадаргуу болон Si гадаргуугийн зайлуулах зузааныг бүртгэдэг. үйл явц тус бүрийн эцсийн зүсмэлийн зузаан.

Зураг 1 4H-SiC болор бүтцийн бүдүүвч диаграм

Зураг 2 4H-ийн C ба Si-талаас хасагдсан зузаанSiC хавтанцарянз бүрийн боловсруулалтын үе шатууд болон боловсруулсны дараа вафель зузаан

 

Өрөөний зузаан, гадаргуугийн морфологи, барзгар байдал, механик шинж чанаруудыг ваферын геометрийн параметр шалгагч, дифференциал интерференцийн микроскоп, атомын хүчний микроскоп, гадаргуугийн тэгш бус байдлыг хэмжих хэрэгсэл, наноиндетерээр бүрэн тодорхойлсон. Нэмж дурдахад өндөр нарийвчлалтай рентген дифрактометрийг вафельны болор чанарыг үнэлэхэд ашигласан.
Эдгээр туршилтын үе шатууд болон туршилтын аргууд нь 4H-ийн боловсруулалтын явцад материалыг зайлуулах хурд, гадаргуугийн чанарыг судлахад техникийн нарийвчилсан дэмжлэг үзүүлдэг.SiC хавтан.
Туршилтаар судлаачид материал зайлуулах хурд (MRR), гадаргуугийн морфологи, барзгар байдал, түүнчлэн 4H-ийн механик шинж чанар, болор чанарын өөрчлөлтөд дүн шинжилгээ хийсэн.SiC хавтанянз бүрийн боловсруулалтын үе шатанд (утас огтлох, нунтаглах, барзгар нунтаглах, нарийн нунтаглах, өнгөлөх).

Зураг 3 С-нүүр болон 4H-ийн Si-нүүрний материалыг зайлуулах хурдSiC хавтанцарянз бүрийн боловсруулалтын үе шатуудад

Судалгаанаас үзэхэд 4H-SiC-ийн янз бүрийн болор нүүрний механик шинж чанарын анизотропийн улмаас ижил процессын дор C-царай болон Si-нүүрний хооронд MRR ялгаа байгаа бөгөөд C-нүүрний MRR нь 4H-SiC-ээс хамаагүй өндөр байна. Си царайных. Боловсруулалтын үе шатыг ахиулснаар 4H-SiC хавтангийн гадаргуугийн морфологи, барзгар байдлыг аажмаар оновчтой болгодог. Өнгөлгөөний дараа C-нүүрний Ra 0.24 нм, Si-нүүрний Ra нь 0.14 нм хүрдэг бөгөөд энэ нь эпитаксиаль өсөлтийн хэрэгцээг хангаж чадна.

Зураг 4 4H-SiC хавтанцарын C гадаргуу (a~e) ба Si гадаргуугийн (f~j) янз бүрийн боловсруулалтын дараалсан оптик микроскопын зураг

Зураг 5 CLP, FLP болон CMP боловсруулалтын дараагаар 4H-SiC вафлайны C гадаргуу (a~c) ба Si гадаргуугийн (d~f) атомын хүчний микроскопын зураг

Зураг 6 (a) уян хатан модуль ба (б) янз бүрийн боловсруулалтын дараа 4H-SiC хавтанцарын C гадаргуу ба Si гадаргуугийн хатуулаг

Механик шинж чанарын туршилтаас үзэхэд өрмөнцөрийн С гадаргуу нь Si гадаргуугийн материалаас бага хатуулагтай, боловсруулах явцад хэврэг хугарал ихтэй, материалыг хурдан арилгадаг, гадаргуугийн морфологи, барзгар байдал харьцангуй муу байгааг харуулж байна. Боловсруулсан гадаргуу дээрх гэмтсэн давхаргыг арилгах нь вафельний гадаргуугийн чанарыг сайжруулах гол түлхүүр юм. 4H-SiC (0004) эргэлдэх муруйн хагас өндрийн өргөнийг хавтангийн гадаргуугийн гэмтлийн давхаргыг зөн совинтой, үнэн зөв тодорхойлох, шинжлэхэд ашиглаж болно.

Зураг 7 (0004) янз бүрийн боловсруулалтын дараагаар 4H-SiC хавтанцарын C нүүр ба Si нүүрний хагас өргөнтэй эргэлдэх муруй.

Судалгааны үр дүнгээс үзэхэд 4H-SiC боловсруулалт хийсний дараа хавтангийн гадаргуугийн гэмтлийн давхаргыг аажмаар арилгах боломжтой бөгөөд энэ нь хавтангийн гадаргуугийн чанарыг үр дүнтэй сайжруулж, өндөр үр ашигтай, алдагдал багатай, өндөр чанартай боловсруулах техникийн лавлагаа болдог. 4H-SiC субстратын ялтсуудын .

Судлаачид утас хайчлах, нунтаглах, барзгар нунтаглах, нарийн нунтаглах, өнгөлөх зэрэг янз бүрийн боловсруулалтын үе шатуудаар 4H-SiC өрмөнцөрийг боловсруулж, эдгээр процессууд нь өрөмний гадаргуугийн чанарт үзүүлэх нөлөөг судалжээ.
Үр дүн нь боловсруулалтын үе шатыг ахиулснаар хавтангийн гадаргуугийн морфологи, барзгар байдал аажмаар оновчтой болж байгааг харуулж байна. Өнгөлгөөний дараа C-нүүр болон Si-нүүрний барзгар байдал 0.24 нм ба 0.14 нм хүрдэг нь эпитаксиаль өсөлтийн шаардлагыг хангадаг. Өргөст хавтангийн C нүүр нь Si-нүүртэй материалаас бага хатуулагтай бөгөөд боловсруулалтын явцад хэврэг хугаралд өртөмтгий байдаг тул гадаргуугийн морфологи, барзгар байдал харьцангуй муу байдаг. Боловсруулсан гадаргуугийн гадаргуугийн гэмтлийн давхаргыг арилгах нь вафельний гадаргуугийн чанарыг сайжруулах гол түлхүүр юм. 4H-SiC (0004) эргэлдэх муруйн хагас өргөн нь ялтсын гадаргуугийн гэмтлийн давхаргыг зөн совингоор, үнэн зөв тодорхойлж чаддаг.
Судалгаанаас харахад 4H-SiC хавтангийн гадаргуу дээрх гэмтсэн давхаргыг 4H-SiC хавтанцар боловсруулалтаар аажмаар арилгаж, хавтангийн гадаргуугийн чанарыг үр дүнтэй сайжруулж, өндөр үр ашигтай, алдагдал багатай, өндөр үр ашигтай ажиллах техникийн лавлагаа болж өгдөг. 4H-SiC субстратын хавтангийн чанарын боловсруулалт.