Жартылай өткізгішті қуат құрылғылары энергетикалық электронды жүйелерде негізгі орынды алады, әсіресе жасанды интеллект, 5G байланысы және жаңа энергетикалық көліктер сияқты технологиялардың қарқынды дамуы жағдайында оларға қойылатын өнімділік талаптары жақсарды.
Кремний карбиді(4H-SiC) кең диапазон, жоғары жылу өткізгіштік, жоғары бұзылу өрісінің беріктігі, жоғары қанығу жылдамдығы, химиялық тұрақтылық және радиацияға төзімділік сияқты артықшылықтарының арқасында өнімділігі жоғары жартылай өткізгіш электр құрылғыларын өндіру үшін тамаша материал болды. Дегенмен, 4H-SiC жоғары қаттылыққа, жоғары морттылыққа, күшті химиялық инерттілікке және жоғары өңдеу қиындығына ие. Оның субстрат пластинкасының бетінің сапасы кең ауқымды құрылғы қолданбалары үшін өте маңызды.
Сондықтан 4H-SiC субстрат пластинкаларының бетінің сапасын жақсарту, әсіресе пластинаны өңдеу бетіндегі зақымдалған қабатты алып тастау тиімді, аз шығынды және жоғары сапалы 4H-SiC субстрат пластинасын өңдеуге қол жеткізудің кілті болып табылады.
Эксперимент
Экспериментте сымды кесу, ұнтақтау, өрескел ұнтақтау, ұсақ ұнтақтау және жылтырату арқылы өңделетін және C бетінің және Si бетінің кетіру қалыңдығын жазатын 4 дюймдік N-типті 4H-SiC буының тасымалдау әдісімен өсірілген құйма қолданылады. және әрбір процестегі пластинаның соңғы қалыңдығы.
1-сурет 4H-SiC кристалдық құрылымының схемалық диаграммасы
2-сурет 4H-тің C және Si жағынан алынған қалыңдығыSiC вафлиәр түрлі өңдеу қадамдарынан кейін және өңдеуден кейінгі пластинаның қалыңдығы
Пластинаның қалыңдығы, бетінің морфологиясы, кедір-бұдыры және механикалық қасиеттері пластинаның геометриялық параметрін сынаушымен, дифференциалды интерференциялық микроскоппен, атомдық күштік микроскоппен, беттің кедір-бұдырлығын өлшейтін құралмен және наноиндентормен толығымен сипатталды. Сонымен қатар, пластинаның кристалдық сапасын бағалау үшін жоғары ажыратымдылықты рентгендік дифрактометр пайдаланылды.
Бұл эксперименттік қадамдар мен сынақ әдістері 4H- өңдеу кезінде материалды алу жылдамдығы мен бетінің сапасын зерттеуге егжей-тегжейлі техникалық қолдау көрсетеді.SiC пластиналары.
Тәжірибелер арқылы зерттеушілер материалды кетіру жылдамдығының (MRR), бетінің морфологиясы мен кедір-бұдырының, сондай-ақ механикалық қасиеттері мен кристалдық сапасындағы өзгерістерді талдады 4H-SiC пластиналарыәртүрлі өңдеу сатыларында (сым кесу, тегістеу, өрескел тегістеу, ұсақ тегістеу, жылтырату).
3-сурет C-бетінің және Si-бетінің материалды кетіру жылдамдығы 4H-SiC вафлиәртүрлі өңдеу қадамдарында
Зерттеу 4H-SiC әртүрлі кристалдық беттерінің механикалық қасиеттерінің анизотропиясына байланысты бір процесс кезінде C-бет пен Si-бетінің арасында MRR айырмашылығы бар екенін және С-бетінің MRR-і айтарлықтай жоғары екенін анықтады. Си-бет. Өңдеу қадамдарының ілгерілеуімен 4H-SiC пластинкаларының бетінің морфологиясы мен кедір-бұдырлығы біртіндеп оңтайландырылды. Жылтыратудан кейін C-бетінің Ra 0,24 нм, ал Si-бетінің Ra 0,14 нм жетеді, бұл эпитаксиалды өсу қажеттіліктерін қанағаттандыра алады.
4-сурет Әр түрлі өңдеу қадамдарынан кейін 4H-SiC пластинаның C бетінің (a~e) және Si бетінің (f~j) оптикалық микроскоптағы суреттері
5-сурет CLP, FLP және CMP өңдеу қадамдарынан кейін 4H-SiC пластинаның C бетінің (a~c) және Si бетінің (d~f) атомдық күш микроскопының суреттері
6-сурет (а) серпімділік модулі және (б) әртүрлі өңдеу қадамдарынан кейін 4H-SiC пластинкасының C бетінің және Si бетінің қаттылығы
Механикалық қасиет сынағы пластинаның С бетінің Si беттік материалға қарағанда нашар беріктігін, өңдеу кезінде сынғыш сынудың жоғары дәрежесін, материалды тезірек жоюды және салыстырмалы түрде нашар бет морфологиясы мен кедір-бұдырлығын көрсетеді. Өңделген беттегі зақымдалған қабатты жою пластинаның бетінің сапасын жақсартудың кілті болып табылады. 4H-SiC (0004) тербеліс қисығының жарты биіктік ені пластинаның беткі зақымдану қабатын интуитивті және дәл сипаттау және талдау үшін пайдаланылуы мүмкін.
7-сурет (0004) әртүрлі өңдеу қадамдарынан кейін 4H-SiC пластинаның C-бетінің және Si-бетінің жарты енінің тербелетін қисығы
Зерттеу нәтижелері көрсеткендей, пластинаның беткі қабатының зақымдану қабатын 4H-SiC пластинкасымен өңдеуден кейін біртіндеп жоюға болады, бұл пластинаның бетінің сапасын тиімді түрде жақсартады және жоғары тиімділік, аз жоғалту және жоғары сапалы өңдеу үшін техникалық анықтама береді. 4H-SiC субстрат пластиналары.
Зерттеушілер 4H-SiC пластинкаларын сым кесу, тегістеу, өрескел тегістеу, ұсақ тегістеу және жылтырату сияқты әртүрлі өңдеу қадамдары арқылы өңдеді және бұл процестердің пластинаның бетінің сапасына әсерін зерттеді.
Нәтижелер өңдеу қадамдарының ілгерілеуімен пластинаның беткі морфологиясы мен кедір-бұдырлығы біртіндеп оңтайландырылатынын көрсетеді. Жылтыратудан кейін C-бетінің және Si-бетінің кедір-бұдырлығы сәйкесінше 0,24 нм және 0,14 нм жетеді, бұл эпитаксиалды өсу талаптарына сәйкес келеді. Вафлидің C-бетінің Si-беттік материалға қарағанда қаттылығы нашар және өңдеу кезінде сынғыш сынуға бейім, нәтижесінде беттің салыстырмалы түрде нашар морфологиясы мен кедір-бұдыры болады. Өңделген беттің беткі зақымдану қабатын жою пластинаның бетінің сапасын жақсартудың кілті болып табылады. 4H-SiC (0004) тербеліс қисығының жарты ені пластинаның беткі зақымдану қабатын интуитивті және дәл сипаттай алады.
Зерттеулер көрсеткендей, 4H-SiC пластиналар бетіндегі зақымдалған қабат 4H-SiC пластинкаларын өңдеу арқылы бірте-бірте жойылуы мүмкін, бұл пластинаның бетінің сапасын тиімді түрде жақсартады, жоғары тиімділікке, аз жоғалтуға және жоғары өнімділікке техникалық анықтама береді. 4H-SiC субстрат пластинкаларын сапалы өңдеу.
Жіберу уақыты: 08 шілде 2024 ж