పొర ఉపరితల నాణ్యతపై సిలికాన్ కార్బైడ్ సింగిల్ క్రిస్టల్ ప్రాసెసింగ్ ప్రభావం

సెమీకండక్టర్ పవర్ పరికరాలు పవర్ ఎలక్ట్రానిక్ సిస్టమ్స్‌లో ప్రధాన స్థానాన్ని ఆక్రమించాయి, ప్రత్యేకించి కృత్రిమ మేధస్సు, 5G ​​కమ్యూనికేషన్లు మరియు కొత్త శక్తి వాహనాలు వంటి సాంకేతికతల వేగవంతమైన అభివృద్ధి నేపథ్యంలో, వాటి పనితీరు అవసరాలు మెరుగుపరచబడ్డాయి.

సిలికాన్ కార్బైడ్(4H-SiC) విస్తృత బ్యాండ్‌గ్యాప్, అధిక ఉష్ణ వాహకత, అధిక బ్రేక్‌డౌన్ ఫీల్డ్ బలం, అధిక సంతృప్త డ్రిఫ్ట్ రేటు, రసాయన స్థిరత్వం మరియు రేడియేషన్ నిరోధకత వంటి దాని ప్రయోజనాల కారణంగా అధిక-పనితీరు గల సెమీకండక్టర్ పవర్ పరికరాలను తయారు చేయడానికి ఆదర్శవంతమైన పదార్థంగా మారింది. అయినప్పటికీ, 4H-SiC అధిక కాఠిన్యం, అధిక పెళుసుదనం, బలమైన రసాయన జడత్వం మరియు అధిక ప్రాసెసింగ్ కష్టాలను కలిగి ఉంటుంది. పెద్ద-స్థాయి పరికర అనువర్తనాలకు దాని ఉపరితల పొర యొక్క ఉపరితల నాణ్యత కీలకం.
అందువల్ల, 4H-SiC సబ్‌స్ట్రేట్ పొరల ఉపరితల నాణ్యతను మెరుగుపరచడం, ముఖ్యంగా పొర ప్రాసెసింగ్ ఉపరితలంపై దెబ్బతిన్న పొరను తొలగించడం, సమర్థవంతమైన, తక్కువ-నష్టం మరియు అధిక-నాణ్యత 4H-SiC సబ్‌స్ట్రేట్ వేఫర్ ప్రాసెసింగ్‌ను సాధించడంలో కీలకం.

ప్రయోగం
ప్రయోగం భౌతిక ఆవిరి రవాణా పద్ధతి ద్వారా పెరిగిన 4-అంగుళాల N-రకం 4H-SiC కడ్డీని ఉపయోగిస్తుంది, ఇది వైర్ కటింగ్, గ్రౌండింగ్, రఫ్ గ్రైండింగ్, ఫైన్ గ్రైండింగ్ మరియు పాలిషింగ్ ద్వారా ప్రాసెస్ చేయబడుతుంది మరియు C ఉపరితలం మరియు Si ఉపరితలం యొక్క తొలగింపు మందాన్ని నమోదు చేస్తుంది. మరియు ప్రతి ప్రక్రియలో చివరి పొర మందం.

మూర్తి 1 4H-SiC క్రిస్టల్ నిర్మాణం యొక్క స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రం

మూర్తి 2 4H- యొక్క C-వైపు మరియు Si-వైపు నుండి మందం తొలగించబడింది.SiC పొరవివిధ ప్రాసెసింగ్ దశల తర్వాత మరియు ప్రాసెసింగ్ తర్వాత పొర యొక్క మందం

 

పొర యొక్క మందం, ఉపరితల స్వరూపం, కరుకుదనం మరియు యాంత్రిక లక్షణాలు పూర్తిగా పొర జ్యామితి పారామితి టెస్టర్, అవకలన జోక్యం మైక్రోస్కోప్, అటామిక్ ఫోర్స్ మైక్రోస్కోప్, ఉపరితల కరుకుదనాన్ని కొలిచే పరికరం మరియు నానోఇండెంటర్ ద్వారా వర్గీకరించబడ్డాయి. అదనంగా, పొర యొక్క క్రిస్టల్ నాణ్యతను అంచనా వేయడానికి హై-రిజల్యూషన్ ఎక్స్-రే డిఫ్రాక్టోమీటర్ ఉపయోగించబడింది.
ఈ ప్రయోగాత్మక దశలు మరియు పరీక్ష పద్ధతులు 4H- ప్రాసెసింగ్ సమయంలో పదార్థ తొలగింపు రేటు మరియు ఉపరితల నాణ్యతను అధ్యయనం చేయడానికి వివరణాత్మక సాంకేతిక మద్దతును అందిస్తాయి.SiC పొరలు.
ప్రయోగాల ద్వారా, పరిశోధకులు మెటీరియల్ రిమూవల్ రేట్ (MRR), ఉపరితల స్వరూపం మరియు కరుకుదనం, అలాగే యాంత్రిక లక్షణాలు మరియు 4H- యొక్క క్రిస్టల్ నాణ్యతలో మార్పులను విశ్లేషించారు.SiC పొరలువివిధ ప్రాసెసింగ్ దశల్లో (వైర్ కటింగ్, గ్రౌండింగ్, కఠినమైన గ్రౌండింగ్, ఫైన్ గ్రౌండింగ్, పాలిషింగ్).

మూర్తి 3 4H- యొక్క సి-ఫేస్ మరియు సి-ఫేస్ యొక్క మెటీరియల్ రిమూవల్ రేటుSiC పొరవివిధ ప్రాసెసింగ్ దశల్లో

4H-SiC యొక్క వివిధ క్రిస్టల్ ముఖాల యొక్క యాంత్రిక లక్షణాల యొక్క అనిసోట్రోపి కారణంగా, అదే ప్రక్రియలో C-ఫేస్ మరియు Si-ఫేస్ మధ్య MRRలో వ్యత్యాసం ఉందని మరియు C-ఫేస్ యొక్క MRR దాని కంటే గణనీయంగా ఎక్కువగా ఉందని అధ్యయనం కనుగొంది. Si-ముఖం అని. ప్రాసెసింగ్ దశల పురోగతితో, 4H-SiC పొరల ఉపరితల స్వరూపం మరియు కరుకుదనం క్రమంగా ఆప్టిమైజ్ చేయబడతాయి. పాలిష్ చేసిన తర్వాత, C-ఫేస్ యొక్క Ra 0.24nm, మరియు Si-ఫేస్ యొక్క Ra 0.14nmకి చేరుకుంటుంది, ఇది ఎపిటాక్సియల్ పెరుగుదల అవసరాలను తీర్చగలదు.

మూర్తి 4 వివిధ ప్రాసెసింగ్ దశల తర్వాత 4H-SiC పొర యొక్క C ఉపరితలం (a~e) మరియు Si ఉపరితలం (f~j) యొక్క ఆప్టికల్ మైక్రోస్కోప్ చిత్రాలు

మూర్తి 5 CLP, FLP మరియు CMP ప్రాసెసింగ్ దశల తర్వాత 4H-SiC పొర యొక్క C ఉపరితలం (a~c) మరియు Si ఉపరితలం (d~f) యొక్క అటామిక్ ఫోర్స్ మైక్రోస్కోప్ చిత్రాలు

మూర్తి 6 (a) వివిధ ప్రాసెసింగ్ దశల తర్వాత 4H-SiC పొర యొక్క C ఉపరితలం మరియు Si ఉపరితలం యొక్క సాగే మాడ్యులస్ మరియు (b) కాఠిన్యం

మెకానికల్ ప్రాపర్టీ టెస్ట్ పొర యొక్క C ఉపరితలం Si ఉపరితల పదార్థం కంటే పేలవమైన మొండితనాన్ని కలిగి ఉందని చూపిస్తుంది, ప్రాసెసింగ్ సమయంలో పెళుసుగా ఉండే పగుళ్లు, వేగంగా పదార్థాన్ని తొలగించడం మరియు సాపేక్షంగా పేలవమైన ఉపరితల స్వరూపం మరియు కరుకుదనం. ప్రాసెస్ చేయబడిన ఉపరితలంపై దెబ్బతిన్న పొరను తొలగించడం పొర యొక్క ఉపరితల నాణ్యతను మెరుగుపరచడంలో కీలకం. 4H-SiC (0004) రాకింగ్ కర్వ్ యొక్క సగం-ఎత్తు వెడల్పు పొర యొక్క ఉపరితల నష్టం పొరను అకారణంగా మరియు ఖచ్చితంగా వర్గీకరించడానికి మరియు విశ్లేషించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది.

మూర్తి 7 (0004) వివిధ ప్రాసెసింగ్ దశల తర్వాత 4H-SiC పొర యొక్క C-ఫేస్ మరియు Si-ఫేస్ యొక్క సగం-వెడల్పు రాకింగ్ కర్వ్

4H-SiC పొర ప్రాసెసింగ్ తర్వాత పొర యొక్క ఉపరితల నష్టం పొరను క్రమంగా తొలగించవచ్చని పరిశోధన ఫలితాలు చూపిస్తున్నాయి, ఇది పొర యొక్క ఉపరితల నాణ్యతను సమర్థవంతంగా మెరుగుపరుస్తుంది మరియు అధిక-సామర్థ్యం, ​​తక్కువ-నష్టం మరియు అధిక-నాణ్యత ప్రాసెసింగ్ కోసం సాంకేతిక సూచనను అందిస్తుంది. 4H-SiC సబ్‌స్ట్రేట్ పొరలు.

పరిశోధకులు 4H-SiC పొరలను వైర్ కటింగ్, గ్రౌండింగ్, రఫ్ గ్రౌండింగ్, ఫైన్ గ్రైండింగ్ మరియు పాలిషింగ్ వంటి విభిన్న ప్రాసెసింగ్ దశల ద్వారా ప్రాసెస్ చేశారు మరియు పొర యొక్క ఉపరితల నాణ్యతపై ఈ ప్రక్రియల ప్రభావాలను అధ్యయనం చేశారు.
ప్రాసెసింగ్ దశల పురోగతితో, పొర యొక్క ఉపరితల స్వరూపం మరియు కరుకుదనం క్రమంగా ఆప్టిమైజ్ చేయబడిందని ఫలితాలు చూపిస్తున్నాయి. పాలిష్ చేసిన తర్వాత, సి-ఫేస్ మరియు సి-ఫేస్ యొక్క కరుకుదనం వరుసగా 0.24nm మరియు 0.14nmలకు చేరుకుంటుంది, ఇది ఎపిటాక్సియల్ పెరుగుదల అవసరాలను తీరుస్తుంది. పొర యొక్క C-ముఖం Si-ఫేస్ మెటీరియల్ కంటే పేలవమైన మొండితనాన్ని కలిగి ఉంటుంది మరియు ప్రాసెసింగ్ సమయంలో పెళుసుగా ఉండే పగుళ్లకు ఎక్కువ అవకాశం ఉంది, ఫలితంగా సాపేక్షంగా పేలవమైన ఉపరితల స్వరూపం మరియు కరుకుదనం ఏర్పడుతుంది. ప్రాసెస్ చేయబడిన ఉపరితలం యొక్క ఉపరితల నష్టం పొరను తొలగించడం అనేది పొర యొక్క ఉపరితల నాణ్యతను మెరుగుపరచడంలో కీలకం. 4H-SiC (0004) రాకింగ్ కర్వ్ యొక్క సగం-వెడల్పు పొర యొక్క ఉపరితల నష్టం పొరను అకారణంగా మరియు ఖచ్చితంగా వర్ణించగలదు.
4H-SiC పొరల ఉపరితలంపై దెబ్బతిన్న పొరను 4H-SiC పొర ప్రాసెసింగ్ ద్వారా క్రమంగా తొలగించవచ్చని పరిశోధన చూపిస్తుంది, పొర యొక్క ఉపరితల నాణ్యతను సమర్థవంతంగా మెరుగుపరుస్తుంది, అధిక-సామర్థ్యం, ​​తక్కువ-నష్టం మరియు అధిక-సాంకేతిక సూచనను అందిస్తుంది. 4H-SiC సబ్‌స్ట్రేట్ పొరల నాణ్యత ప్రాసెసింగ్.