PAM-XIAMEN peut fournir des substrats SiC avec diverses spécifications. Veuillez obtenir plus d'informations auprès de :https://www.powerwaywafer.com/sic-wafer/sic-wafer-substrate.html
1. Importance de la recherche sur la corrélation entre le taux de défauts et la résistance mécanique
Il est bien connu que les défauts du SiC ont un impact négatif important sur la fiabilité électrique et les performances des puces ; Leur impact sur le rendement mécanique des dispositifs n'a pas été correctement étudié. Par conséquent, il est utile d’étudier la corrélation entre le taux de défauts (qu’ils soient intrinsèques ou induits par le processus) des substrats 4H-SiC et leur résistance mécanique. La résistance à la flexion, faisant référence à la contrainte que le moule peut supporter sous la charge appliquée au moment de la rupture, a été utilisée comme paramètre de référence. Le test de flexion en trois points (3PB) a été réalisé sur des zones de substrat identifiées et des données collectées, qui sont corrélées à la densité de défauts correspondante.
2. Etude de la densité des défauts sur les caractéristiques mécaniques du 4H-SiC
Cette étude a mené une expérience de contrôle en utilisant un substrat 4H-SiC hors angle de 150 mm :
Un groupe de substrats SiC caractérisés par différentes densités de dislocation (plaquette n° 1 et plaquette n° 2) a été utilisé pour étudier l'effet des défauts inhérents au SiC sur la résistance mécanique. Effectuez un processus de gravure humide KOH de 5 minutes à 500 ℃ pour mettre en évidence les défauts des cristaux SiC. L'inspection optique de la surface de la plaquette après gravure KOH a été réalisée à l'aide d'un microscope optique automatique (nSPEC de Nanotronics) pour surveiller la densité et la répartition des défauts. La puce entière a été inspectée à l’aide d’un objectif x10.
Un autre groupe de substrats a subi un traitement d'amincissement, suivi d'un traitement thermique en masse à haute température et d'un traitement laser à haut débit, afin d'étudier l'effet des défauts du processus sur la résistance mécanique.
Une étude de résistance à la rupture a été menée sur toutes les tranches via un test de flexion en 3 points (Instron 5566), et la sélection correcte a été effectuée en fonction de la densité de défauts sur les tranches sur divers moules de 5 × 4 mm. La précision de l'outil est de 0,5 % et la longueur de portée de support est de 3 mm. La charge est appliquée au centre de la travée et augmente à une vitesse constante de 0,5 mm/min.
Fig. 1 Distribution de la densité de défauts à l'échelle de la tranche après KOH en utilisant une analyse n-spec, avec des zones de densité élevée et faible marquées respectivement par des cercles noirs et rouges. Graver la plaquette n°1 a) et la plaquette n°2 b).
Dans l'expérience, il a été constaté que le BPD était principalement causé par le stress provoqué par la déformation du réseau dans les zones à haute et à faible densité étudiées. Dans les zones à haute densité, un réseau en demi-anneaux (HLA) BPD a été trouvé.
Effectuer un essai de flexion en trois points sur le moule sélectionné pour calculer la contrainte que le moule peut supporter lorsqu'il se fracture. σ (résistance à la flexion), selon la théorie des poutres de suspension de formes géométriques connues supportées aux deux extrémités, peut être exprimée comme suit : σ= 3FL/2Wd2.
Dans la formule, F est la charge maximale qui provoque la rupture du moule, et L, W et d sont respectivement la longueur, la largeur et l'épaisseur du moule. Dans cette expérience, la taille du moule est de 5 × 4 millimètres et l'épaisseur du moule est de 350 um. Dans les zones présentant des densités de défauts allant jusqu'à 2 000/taille du moule, aucun changement significatif dans la résistance du moule n'a été observé. Il convient de noter que les moules à faible résistance à la flexion correspondant à une faible densité de défauts représentent 7 à 10 % du total des moules à faible densité analysés.
Fig. 2 Densité de défauts en fonction de chaque tranche n°1 (rouge) et tranche n°2 (bleue) dans la région de la tranche
Fig. 3 Variation de la résistance à la flexion des défauts inhérents en fonction de la densité des défauts
Fig. 4 La variation de la résistance à la flexion en fonction de la densité des défauts induit des défauts
Les résultats indiquent que dans la plage de densité de défauts élevée dans les cristaux de SiC, la résistance à la flexion du moule reste fondamentalement inchangée. Cependant, la densité de défauts générée lors du processus d'amincissement sur la surface du SiC réduit la résistance du moule de 1,4 fois, et cette valeur reste presque inchangée lors du traitement ultérieur à haute température.
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