ওয়েফার পৃষ্ঠের মানের উপর সিলিকন কার্বাইড একক স্ফটিক প্রক্রিয়াকরণের প্রভাব

সেমিকন্ডাক্টর পাওয়ার ডিভাইসগুলি পাওয়ার ইলেকট্রনিক সিস্টেমে একটি মূল অবস্থান দখল করে, বিশেষ করে কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তা, 5G যোগাযোগ এবং নতুন শক্তি যানের মতো প্রযুক্তির দ্রুত বিকাশের প্রেক্ষাপটে, তাদের জন্য কর্মক্ষমতা প্রয়োজনীয়তা উন্নত করা হয়েছে।

সিলিকন কার্বাইড(4H-SiC) চওড়া ব্যান্ডগ্যাপ, উচ্চ তাপ পরিবাহিতা, উচ্চ ভাঙ্গন ক্ষেত্রের শক্তি, উচ্চ স্যাচুরেশন ড্রিফ্ট রেট, রাসায়নিক স্থিতিশীলতা এবং বিকিরণ প্রতিরোধের মতো সুবিধার কারণে উচ্চ-কর্মক্ষমতাসম্পন্ন সেমিকন্ডাক্টর পাওয়ার ডিভাইস তৈরির জন্য একটি আদর্শ উপাদান হয়ে উঠেছে। যাইহোক, 4H-SiC এর উচ্চ কঠোরতা, উচ্চ ভঙ্গুরতা, শক্তিশালী রাসায়নিক নিষ্ক্রিয়তা এবং উচ্চ প্রক্রিয়াকরণের অসুবিধা রয়েছে। এর সাবস্ট্রেট ওয়েফারের পৃষ্ঠের গুণমান বড় আকারের ডিভাইস অ্যাপ্লিকেশনের জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।
অতএব, 4H-SiC সাবস্ট্রেট ওয়েফারগুলির পৃষ্ঠের গুণমান উন্নত করা, বিশেষত ওয়েফার প্রক্রিয়াকরণের পৃষ্ঠের ক্ষতিগ্রস্থ স্তরটি অপসারণ করা দক্ষ, কম-ক্ষতি এবং উচ্চ-মানের 4H-SiC সাবস্ট্রেট ওয়েফার প্রক্রিয়াকরণ অর্জনের মূল চাবিকাঠি।

পরীক্ষা
পরীক্ষায় ভৌত বাষ্প পরিবহন পদ্ধতিতে উত্থিত একটি 4-ইঞ্চি এন-টাইপ 4H-SiC ইঙ্গট ব্যবহার করা হয়, যা তারের কাটা, নাকাল, রুক্ষ নাকাল, সূক্ষ্ম নাকাল এবং পলিশিংয়ের মাধ্যমে প্রক্রিয়া করা হয় এবং C পৃষ্ঠ এবং Si পৃষ্ঠের অপসারণ পুরুত্ব রেকর্ড করে। এবং প্রতিটি প্রক্রিয়ার চূড়ান্ত ওয়েফার বেধ।

চিত্র 1 4H-SiC স্ফটিক কাঠামোর পরিকল্পিত চিত্র

চিত্র 2 4H-এর সি-সাইড এবং সি-সাইড থেকে পুরুত্ব সরানো হয়েছে-SiC ওয়েফারপ্রক্রিয়াকরণের পরে বিভিন্ন প্রক্রিয়াকরণের ধাপ এবং ওয়েফারের বেধের পরে

 

ওয়েফারের পুরুত্ব, পৃষ্ঠের আকারবিদ্যা, রুক্ষতা এবং যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলি সম্পূর্ণরূপে ওয়েফার জ্যামিতি পরামিতি পরীক্ষক, ডিফারেনশিয়াল ইন্টারফারেন্স মাইক্রোস্কোপ, পারমাণবিক বল মাইক্রোস্কোপ, পৃষ্ঠের রুক্ষতা পরিমাপ যন্ত্র এবং ন্যানোইন্ডেন্টার দ্বারা চিহ্নিত করা হয়েছিল। এছাড়াও, উচ্চ-রেজোলিউশন এক্স-রে ডিফ্র্যাক্টোমিটার ওয়েফারের স্ফটিক গুণমান মূল্যায়ন করতে ব্যবহৃত হয়েছিল।
এই পরীক্ষামূলক পদক্ষেপ এবং পরীক্ষার পদ্ধতিগুলি 4H-এর প্রক্রিয়াকরণের সময় উপাদান অপসারণের হার এবং পৃষ্ঠের গুণমান অধ্যয়নের জন্য বিশদ প্রযুক্তিগত সহায়তা প্রদান করে-SiC ওয়েফার.
পরীক্ষা-নিরীক্ষার মাধ্যমে, গবেষকরা উপাদান অপসারণের হার (MRR), পৃষ্ঠের আকারবিদ্যা এবং রুক্ষতা, সেইসাথে যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য এবং 4H-এর স্ফটিক গুণমানের পরিবর্তনগুলি বিশ্লেষণ করেছেন।SiC ওয়েফারবিভিন্ন প্রক্রিয়াকরণের ধাপে (তারের কাটা, নাকাল, রুক্ষ নাকাল, সূক্ষ্ম নাকাল, পলিশিং)।

চিত্র 3 সি-ফেস এবং 4এইচ-এর সাই-ফেস-এর উপাদান অপসারণের হারSiC ওয়েফারবিভিন্ন প্রক্রিয়াকরণ ধাপে

গবেষণায় দেখা গেছে যে 4H-SiC-এর বিভিন্ন স্ফটিক মুখের যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যের অ্যানিসোট্রপির কারণে, একই প্রক্রিয়ার অধীনে সি-ফেস এবং সি-ফেসের মধ্যে এমআরআর-এর মধ্যে পার্থক্য রয়েছে এবং সি-ফেসের MRR উল্লেখযোগ্যভাবে বেশি। সাই-মুখের যে. প্রক্রিয়াকরণ পদক্ষেপের অগ্রগতির সাথে, 4H-SiC ওয়েফারগুলির পৃষ্ঠের রূপবিদ্যা এবং রুক্ষতা ধীরে ধীরে অপ্টিমাইজ করা হয়। পলিশ করার পরে, সি-ফেসের Ra 0.24nm হয়, এবং Si-মুখের Ra 0.14nm-এ পৌঁছায়, যা এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধির চাহিদা মেটাতে পারে।

চিত্র 4 বিভিন্ন প্রক্রিয়াকরণের ধাপের পর 4H-SiC ওয়েফারের C পৃষ্ঠ (a~e) এবং Si পৃষ্ঠের (f~j) অপটিক্যাল মাইক্রোস্কোপ চিত্র

চিত্র 5 সিএলপি, এফএলপি এবং সিএমপি প্রক্রিয়াকরণের ধাপের পর 4H-SiC ওয়েফারের C পৃষ্ঠ (a~c) এবং Si পৃষ্ঠের (d~f) পারমাণবিক বল মাইক্রোস্কোপের চিত্র

চিত্র 6 (a) স্থিতিস্থাপক মডুলাস এবং (b) বিভিন্ন প্রক্রিয়াকরণের ধাপের পরে 4H-SiC ওয়েফারের C পৃষ্ঠ এবং Si পৃষ্ঠের কঠোরতা

যান্ত্রিক সম্পত্তি পরীক্ষা দেখায় যে ওয়েফারের C পৃষ্ঠের সি পৃষ্ঠের উপাদানের তুলনায় দরিদ্র শক্ততা রয়েছে, প্রক্রিয়াকরণের সময় ভঙ্গুর ফ্র্যাকচারের একটি বৃহত্তর ডিগ্রি, দ্রুত উপাদান অপসারণ এবং তুলনামূলকভাবে দুর্বল পৃষ্ঠের আকারবিদ্যা এবং রুক্ষতা রয়েছে। প্রক্রিয়াকৃত পৃষ্ঠের ক্ষতিগ্রস্থ স্তরটি অপসারণ করা ওয়েফারের পৃষ্ঠের গুণমান উন্নত করার মূল চাবিকাঠি। 4H-SiC (0004) রকিং বক্ররেখার অর্ধ-উচ্চতা প্রস্থ ওয়েফারের পৃষ্ঠের ক্ষতির স্তরটিকে স্বজ্ঞাত এবং সঠিকভাবে চিহ্নিত করতে এবং বিশ্লেষণ করতে ব্যবহার করা যেতে পারে।

চিত্র 7 (0004) বিভিন্ন প্রক্রিয়াকরণের ধাপের পরে সি-ফেস এবং 4H-SiC ওয়েফারের সি-ফেসের অর্ধ-প্রস্থ রকিং কার্ভ

গবেষণার ফলাফলগুলি দেখায় যে 4H-SiC ওয়েফার প্রক্রিয়াকরণের পরে ওয়েফারের পৃষ্ঠের ক্ষতির স্তরটি ধীরে ধীরে সরানো যেতে পারে, যা কার্যকরভাবে ওয়েফারের পৃষ্ঠের গুণমানকে উন্নত করে এবং উচ্চ-দক্ষতা, কম-ক্ষতি এবং উচ্চ-মানের প্রক্রিয়াকরণের জন্য একটি প্রযুক্তিগত রেফারেন্স প্রদান করে। 4H-SiC সাবস্ট্রেট ওয়েফারের।

গবেষকরা 4H-SiC ওয়েফারগুলিকে বিভিন্ন প্রক্রিয়াকরণের ধাপগুলির মাধ্যমে প্রক্রিয়াকরণ করেছেন যেমন তারের কাটা, নাকাল, রুক্ষ নাকাল, সূক্ষ্ম নাকাল এবং পলিশিং, এবং ওয়েফারের পৃষ্ঠের গুণমানের উপর এই প্রক্রিয়াগুলির প্রভাবগুলি অধ্যয়ন করেন।
ফলাফলগুলি দেখায় যে প্রক্রিয়াকরণের পদক্ষেপগুলির অগ্রগতির সাথে, ওয়েফারের পৃষ্ঠের আকারবিদ্যা এবং রুক্ষতা ধীরে ধীরে অপ্টিমাইজ করা হয়। পলিশ করার পরে, সি-ফেস এবং সাই-ফেসের রুক্ষতা যথাক্রমে 0.24nm এবং 0.14nm এ পৌঁছে যা এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধির প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে। ওয়েফারের সি-ফেসটির সি-ফেস উপাদানের তুলনায় দরিদ্র দৃঢ়তা রয়েছে এবং প্রক্রিয়াকরণের সময় এটি ভঙ্গুর ফ্র্যাকচারের প্রবণতা বেশি, যার ফলে পৃষ্ঠের আকারবিদ্যা এবং রুক্ষতা তুলনামূলকভাবে দুর্বল। প্রক্রিয়াকৃত পৃষ্ঠের পৃষ্ঠের ক্ষতির স্তরটি অপসারণ করা ওয়েফারের পৃষ্ঠের গুণমান উন্নত করার মূল চাবিকাঠি। 4H-SiC (0004) রকিং কার্ভের অর্ধ-প্রস্থ ওয়েফারের পৃষ্ঠের ক্ষতির স্তরটিকে স্বজ্ঞাত এবং সঠিকভাবে চিহ্নিত করতে পারে।
গবেষণা দেখায় যে 4H-SiC ওয়েফারের পৃষ্ঠের ক্ষতিগ্রস্ত স্তরটি ধীরে ধীরে 4H-SiC ওয়েফার প্রক্রিয়াকরণের মাধ্যমে অপসারণ করা যেতে পারে, কার্যকরভাবে ওয়েফারের পৃষ্ঠের গুণমান উন্নত করে, উচ্চ-দক্ষতা, কম-ক্ষয় এবং উচ্চ-ক্ষমতার জন্য একটি প্রযুক্তিগত রেফারেন্স প্রদান করে। 4H-SiC সাবস্ট্রেট ওয়েফারের গুণমানের প্রক্রিয়াকরণ।