ವೇಫರ್ ಮೇಲ್ಮೈ ಗುಣಮಟ್ಟದ ಮೇಲೆ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಏಕ ಸ್ಫಟಿಕ ಸಂಸ್ಕರಣೆಯ ಪರಿಣಾಮ

ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಪವರ್ ಸಾಧನಗಳು ವಿದ್ಯುತ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಲ್ಲಿ ಪ್ರಮುಖ ಸ್ಥಾನವನ್ನು ಪಡೆದುಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ, ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಕೃತಕ ಬುದ್ಧಿಮತ್ತೆ, 5G ಸಂವಹನಗಳು ಮತ್ತು ಹೊಸ ಶಕ್ತಿಯ ವಾಹನಗಳಂತಹ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳ ತ್ವರಿತ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ, ಅವುಗಳ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಅಗತ್ಯತೆಗಳನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಲಾಗಿದೆ.

ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್(4H-SiC) ವೈಡ್ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ಗ್ಯಾಪ್, ಹೆಚ್ಚಿನ ಉಷ್ಣ ವಾಹಕತೆ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಸ್ಥಗಿತ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಸ್ಯಾಚುರೇಶನ್ ಡ್ರಿಫ್ಟ್ ದರ, ರಾಸಾಯನಿಕ ಸ್ಥಿರತೆ ಮತ್ತು ವಿಕಿರಣ ನಿರೋಧಕತೆಯಂತಹ ಅದರ ಅನುಕೂಲಗಳಿಂದಾಗಿ ಉನ್ನತ-ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಪವರ್ ಸಾಧನಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸಲು ಸೂಕ್ತವಾದ ವಸ್ತುವಾಗಿದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, 4H-SiC ಹೆಚ್ಚಿನ ಗಡಸುತನ, ಹೆಚ್ಚಿನ ದುರ್ಬಲತೆ, ಬಲವಾದ ರಾಸಾಯನಿಕ ನಿಷ್ಕ್ರಿಯತೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಂಸ್ಕರಣೆಯ ತೊಂದರೆಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಅದರ ತಲಾಧಾರದ ವೇಫರ್‌ನ ಮೇಲ್ಮೈ ಗುಣಮಟ್ಟವು ದೊಡ್ಡ-ಪ್ರಮಾಣದ ಸಾಧನದ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್‌ಗಳಿಗೆ ನಿರ್ಣಾಯಕವಾಗಿದೆ.
ಆದ್ದರಿಂದ, 4H-SiC ಸಬ್‌ಸ್ಟ್ರೇಟ್ ವೇಫರ್‌ಗಳ ಮೇಲ್ಮೈ ಗುಣಮಟ್ಟವನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುವುದು, ವಿಶೇಷವಾಗಿ ವೇಫರ್ ಪ್ರೊಸೆಸಿಂಗ್ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಹಾನಿಗೊಳಗಾದ ಪದರವನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕುವುದು, ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ, ಕಡಿಮೆ-ನಷ್ಟ ಮತ್ತು ಉತ್ತಮ-ಗುಣಮಟ್ಟದ 4H-SiC ತಲಾಧಾರದ ವೇಫರ್ ಸಂಸ್ಕರಣೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸುವ ಕೀಲಿಯಾಗಿದೆ.

ಪ್ರಯೋಗ
ಪ್ರಯೋಗವು ಭೌತಿಕ ಆವಿ ಸಾರಿಗೆ ವಿಧಾನದಿಂದ ಬೆಳೆದ 4-ಇಂಚಿನ N- ಮಾದರಿಯ 4H-SiC ಇಂಗೋಟ್ ಅನ್ನು ಬಳಸುತ್ತದೆ, ಇದನ್ನು ತಂತಿ ಕತ್ತರಿಸುವುದು, ಗ್ರೈಂಡಿಂಗ್, ಒರಟು ಗ್ರೈಂಡಿಂಗ್, ಉತ್ತಮವಾದ ಗ್ರೈಂಡಿಂಗ್ ಮತ್ತು ಪಾಲಿಶ್ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ಸಂಸ್ಕರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು C ಮೇಲ್ಮೈ ಮತ್ತು Si ಮೇಲ್ಮೈಯ ತೆಗೆದುಹಾಕುವಿಕೆಯ ದಪ್ಪವನ್ನು ದಾಖಲಿಸುತ್ತದೆ. ಮತ್ತು ಪ್ರತಿ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಅಂತಿಮ ವೇಫರ್ ದಪ್ಪ.

ಚಿತ್ರ 1 4H-SiC ಸ್ಫಟಿಕ ರಚನೆಯ ಸ್ಕೀಮ್ಯಾಟಿಕ್ ರೇಖಾಚಿತ್ರ

ಚಿತ್ರ 2 ದಪ್ಪವನ್ನು C-ಸೈಡ್ ಮತ್ತು 4H ನ Si-ಭಾಗದಿಂದ ತೆಗೆದುಹಾಕಲಾಗಿದೆ-SiC ವೇಫರ್ವಿವಿಧ ಸಂಸ್ಕರಣಾ ಹಂತಗಳ ನಂತರ ಮತ್ತು ಸಂಸ್ಕರಿಸಿದ ನಂತರ ವೇಫರ್ ದಪ್ಪ

 

ವೇಫರ್‌ನ ದಪ್ಪ, ಮೇಲ್ಮೈ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನ, ಒರಟುತನ ಮತ್ತು ಯಾಂತ್ರಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ವೇಫರ್ ಜ್ಯಾಮಿತಿ ನಿಯತಾಂಕ ಪರೀಕ್ಷಕ, ಭೇದಾತ್ಮಕ ಹಸ್ತಕ್ಷೇಪ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಕ, ಪರಮಾಣು ಬಲ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಕ, ಮೇಲ್ಮೈ ಒರಟುತನವನ್ನು ಅಳೆಯುವ ಉಪಕರಣ ಮತ್ತು ನ್ಯಾನೊಇಂಡೆಂಟರ್‌ನಿಂದ ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ನಿರೂಪಿಸಲಾಗಿದೆ. ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, ವೇಫರ್‌ನ ಸ್ಫಟಿಕದ ಗುಣಮಟ್ಟವನ್ನು ಮೌಲ್ಯಮಾಪನ ಮಾಡಲು ಹೆಚ್ಚಿನ ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ ಎಕ್ಸ್-ರೇ ಡಿಫ್ರಾಕ್ಟೋಮೀಟರ್ ಅನ್ನು ಬಳಸಲಾಯಿತು.
ಈ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಹಂತಗಳು ಮತ್ತು ಪರೀಕ್ಷಾ ವಿಧಾನಗಳು 4H- ಸಂಸ್ಕರಣೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ವಸ್ತು ತೆಗೆಯುವ ದರ ಮತ್ತು ಮೇಲ್ಮೈ ಗುಣಮಟ್ಟವನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲು ವಿವರವಾದ ತಾಂತ್ರಿಕ ಬೆಂಬಲವನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ.SiC ಬಿಲ್ಲೆಗಳು.
ಪ್ರಯೋಗಗಳ ಮೂಲಕ, ಸಂಶೋಧಕರು ವಸ್ತು ತೆಗೆಯುವ ದರ (MRR), ಮೇಲ್ಮೈ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನ ಮತ್ತು ಒರಟುತನ, ಹಾಗೆಯೇ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಮತ್ತು 4H- ಸ್ಫಟಿಕದ ಗುಣಮಟ್ಟದಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆಗಳನ್ನು ವಿಶ್ಲೇಷಿಸಿದ್ದಾರೆ.SiC ಬಿಲ್ಲೆಗಳುವಿವಿಧ ಸಂಸ್ಕರಣಾ ಹಂತಗಳಲ್ಲಿ (ತಂತಿ ಕತ್ತರಿಸುವುದು, ಗ್ರೈಂಡಿಂಗ್, ಒರಟು ಗ್ರೈಂಡಿಂಗ್, ಉತ್ತಮವಾದ ಗ್ರೈಂಡಿಂಗ್, ಹೊಳಪು).

ಚಿತ್ರ 3 C-ಫೇಸ್ ಮತ್ತು 4H-ನ Si-ಮುಖದ ವಸ್ತು ತೆಗೆಯುವಿಕೆ ದರSiC ವೇಫರ್ವಿವಿಧ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ ಹಂತಗಳಲ್ಲಿ

4H-SiC ಯ ವಿಭಿನ್ನ ಸ್ಫಟಿಕ ಮುಖಗಳ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಅನಿಸೊಟ್ರೋಪಿಯಿಂದಾಗಿ, ಅದೇ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ C-ಫೇಸ್ ಮತ್ತು Si-ಫೇಸ್ ನಡುವೆ MRR ನಲ್ಲಿ ವ್ಯತ್ಯಾಸವಿದೆ ಮತ್ತು C-ಮುಖದ MRR ಗಿಂತ ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಾಗಿದೆ ಎಂದು ಅಧ್ಯಯನವು ಕಂಡುಹಿಡಿದಿದೆ. ಸಿ-ಮುಖದ ಎಂದು. ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಹಂತಗಳ ಪ್ರಗತಿಯೊಂದಿಗೆ, 4H-SiC ವೇಫರ್‌ಗಳ ಮೇಲ್ಮೈ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನ ಮತ್ತು ಒರಟುತನವನ್ನು ಕ್ರಮೇಣ ಹೊಂದುವಂತೆ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ಪಾಲಿಶ್ ಮಾಡಿದ ನಂತರ, ಸಿ-ಫೇಸ್‌ನ ರಾ 0.24 ಎನ್‌ಎಂ, ಮತ್ತು ಸಿ-ಫೇಸ್‌ನ ರಾ 0.14 ಎನ್‌ಎಂ ತಲುಪುತ್ತದೆ, ಇದು ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಅಗತ್ಯಗಳನ್ನು ಪೂರೈಸುತ್ತದೆ.

ಚಿತ್ರ 4 ವಿಭಿನ್ನ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಹಂತಗಳ ನಂತರ 4H-SiC ವೇಫರ್‌ನ C ಮೇಲ್ಮೈ (a~e) ಮತ್ತು Si ಮೇಲ್ಮೈ (f~j) ನ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಕ ಚಿತ್ರಗಳು

ಚಿತ್ರ 5 CLP, FLP ಮತ್ತು CMP ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ ಹಂತಗಳ ನಂತರ 4H-SiC ವೇಫರ್‌ನ C ಮೇಲ್ಮೈ (a~c) ಮತ್ತು Si ಮೇಲ್ಮೈ (d~f) ನ ಪರಮಾಣು ಬಲದ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಕ ಚಿತ್ರಗಳು

ಚಿತ್ರ 6 (a) ಸ್ಥಿತಿಸ್ಥಾಪಕ ಮಾಡ್ಯುಲಸ್ ಮತ್ತು (b) C ಮೇಲ್ಮೈಯ ಗಡಸುತನ ಮತ್ತು 4H-SiC ವೇಫರ್‌ನ Si ಮೇಲ್ಮೈ ವಿವಿಧ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಹಂತಗಳ ನಂತರ

ಯಾಂತ್ರಿಕ ಆಸ್ತಿ ಪರೀಕ್ಷೆಯು ವೇಫರ್‌ನ C ಮೇಲ್ಮೈಯು Si ಮೇಲ್ಮೈ ವಸ್ತುಗಳಿಗಿಂತ ಕಳಪೆ ಗಡಸುತನವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ, ಸಂಸ್ಕರಣೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಮಟ್ಟದ ದುರ್ಬಲವಾದ ಮುರಿತ, ವೇಗವಾಗಿ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ತೆಗೆಯುವುದು ಮತ್ತು ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಕಳಪೆ ಮೇಲ್ಮೈ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನ ಮತ್ತು ಒರಟುತನ. ಸಂಸ್ಕರಿಸಿದ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಹಾನಿಗೊಳಗಾದ ಪದರವನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕುವುದು ವೇಫರ್‌ನ ಮೇಲ್ಮೈ ಗುಣಮಟ್ಟವನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುವ ಕೀಲಿಯಾಗಿದೆ. 4H-SiC (0004) ರಾಕಿಂಗ್ ಕರ್ವ್‌ನ ಅರ್ಧ-ಎತ್ತರದ ಅಗಲವನ್ನು ವೇಫರ್‌ನ ಮೇಲ್ಮೈ ಹಾನಿ ಪದರವನ್ನು ಅಂತರ್ಬೋಧೆಯಿಂದ ಮತ್ತು ನಿಖರವಾಗಿ ನಿರೂಪಿಸಲು ಮತ್ತು ವಿಶ್ಲೇಷಿಸಲು ಬಳಸಬಹುದು.

ಚಿತ್ರ 7 (0004) ವಿವಿಧ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ ಹಂತಗಳ ನಂತರ 4H-SiC ವೇಫರ್‌ನ C-ಫೇಸ್ ಮತ್ತು Si-ಫೇಸ್‌ನ ಅರ್ಧ-ಅಗಲ ರಾಕಿಂಗ್ ಕರ್ವ್

4H-SiC ವೇಫರ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ನಂತರ ವೇಫರ್‌ನ ಮೇಲ್ಮೈ ಹಾನಿ ಪದರವನ್ನು ಕ್ರಮೇಣ ತೆಗೆದುಹಾಕಬಹುದು ಎಂದು ಸಂಶೋಧನಾ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ತೋರಿಸುತ್ತವೆ, ಇದು ವೇಫರ್‌ನ ಮೇಲ್ಮೈ ಗುಣಮಟ್ಟವನ್ನು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ದಕ್ಷತೆ, ಕಡಿಮೆ-ನಷ್ಟ ಮತ್ತು ಉತ್ತಮ-ಗುಣಮಟ್ಟದ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗೆ ತಾಂತ್ರಿಕ ಉಲ್ಲೇಖವನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ. 4H-SiC ಸಬ್‌ಸ್ಟ್ರೇಟ್ ವೇಫರ್‌ಗಳು.

ಸಂಶೋಧಕರು 4H-SiC ವೇಫರ್‌ಗಳನ್ನು ವೈರ್ ಕಟಿಂಗ್, ಗ್ರೈಂಡಿಂಗ್, ಒರಟು ಗ್ರೈಂಡಿಂಗ್, ಫೈನ್ ಗ್ರೈಂಡಿಂಗ್ ಮತ್ತು ಪಾಲಿಶ್‌ನಂತಹ ವಿಭಿನ್ನ ಸಂಸ್ಕರಣಾ ಹಂತಗಳ ಮೂಲಕ ಸಂಸ್ಕರಿಸಿದರು ಮತ್ತು ವೇಫರ್‌ನ ಮೇಲ್ಮೈ ಗುಣಮಟ್ಟದ ಮೇಲೆ ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳ ಪರಿಣಾಮಗಳನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಿದರು.
ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಹಂತಗಳ ಪ್ರಗತಿಯೊಂದಿಗೆ, ವೇಫರ್‌ನ ಮೇಲ್ಮೈ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನ ಮತ್ತು ಒರಟುತನವನ್ನು ಕ್ರಮೇಣ ಹೊಂದುವಂತೆ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ತೋರಿಸುತ್ತವೆ. ಪಾಲಿಶ್ ಮಾಡಿದ ನಂತರ, ಸಿ-ಫೇಸ್ ಮತ್ತು ಸಿ-ಫೇಸ್ನ ಒರಟುತನವು ಕ್ರಮವಾಗಿ 0.24nm ಮತ್ತು 0.14nm ತಲುಪುತ್ತದೆ, ಇದು ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಅವಶ್ಯಕತೆಗಳನ್ನು ಪೂರೈಸುತ್ತದೆ. ವೇಫರ್‌ನ C-ಮುಖವು Si-ಫೇಸ್ ವಸ್ತುಗಳಿಗಿಂತ ಕಳಪೆ ಗಟ್ಟಿತನವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಮತ್ತು ಸಂಸ್ಕರಣೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಸುಲಭವಾಗಿ ಮುರಿತಕ್ಕೆ ಹೆಚ್ಚು ಒಳಗಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಕಳಪೆ ಮೇಲ್ಮೈ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನ ಮತ್ತು ಒರಟುತನಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ಸಂಸ್ಕರಿಸಿದ ಮೇಲ್ಮೈಯ ಮೇಲ್ಮೈ ಹಾನಿ ಪದರವನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕುವುದು ವೇಫರ್‌ನ ಮೇಲ್ಮೈ ಗುಣಮಟ್ಟವನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುವ ಕೀಲಿಯಾಗಿದೆ. 4H-SiC (0004) ರಾಕಿಂಗ್ ಕರ್ವ್‌ನ ಅರ್ಧ-ಅಗಲವು ವೇಫರ್‌ನ ಮೇಲ್ಮೈ ಹಾನಿ ಪದರವನ್ನು ಅಂತರ್ಬೋಧೆಯಿಂದ ಮತ್ತು ನಿಖರವಾಗಿ ನಿರೂಪಿಸುತ್ತದೆ.
4H-SiC ವೇಫರ್‌ಗಳ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಹಾನಿಗೊಳಗಾದ ಪದರವನ್ನು 4H-SiC ವೇಫರ್ ಸಂಸ್ಕರಣೆಯ ಮೂಲಕ ಕ್ರಮೇಣ ತೆಗೆದುಹಾಕಬಹುದು, ವೇಫರ್‌ನ ಮೇಲ್ಮೈ ಗುಣಮಟ್ಟವನ್ನು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ, ಹೆಚ್ಚಿನ ದಕ್ಷತೆ, ಕಡಿಮೆ-ನಷ್ಟ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ-ಗೆ ತಾಂತ್ರಿಕ ಉಲ್ಲೇಖವನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ಸಂಶೋಧನೆ ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. 4H-SiC ಸಬ್‌ಸ್ಟ್ರೇಟ್ ವೇಫರ್‌ಗಳ ಗುಣಮಟ್ಟದ ಸಂಸ್ಕರಣೆ.