Il carburo di silicio semiconduttore (4H SiC) ha proprietà eccellenti come ampio intervallo di banda, elevata intensità del campo di rottura, elevata mobilità degli elettroni, elevata conduttività termica e buona stabilità chimica. Ha dimostrato un importante potenziale applicativo in campi quali l’elettronica di potenza, le microonde a radiofrequenza e l’informazione quantistica. Il substrato 4H-SiC è il materiale fondamentale per vari dispositivi 4H-SiC. Per ulteriori specifiche sul substrato SiC offerte da PAM-XIAMEN, fare riferimento ahttps://www.powerwaywafer.com/sic-wafer/sic-wafer-substrate.html.

1. Perché dovremmo studiare il danno sotto la superficie del substrato 4H-SiC?

La lavorazione meccanica del substrato 4H-SiC comprende principalmente l'affettatura, la molatura e la lucidatura chimico-meccanica. A causa dell'elevata durezza e fragilità del 4H-SiC, è soggetto a danni significativi durante il processo di lavorazione. Anche se la lucidatura chimico-meccanica può fornire una superficie liscia adatta alla crescita epitassiale su substrati 4H-SiC, potrebbero comunque verificarsi danni nelle aree subsuperficiali. Questi danni al sottosuolo possono fungere da punti di nucleazione per dislocazioni nella successiva crescita delle pellicole epitassiali 4H SiC, compromettendo gravemente la qualità delle pellicole epitassiali 4H SiC.

Al momento, le proprietà e le cause dei danni subsuperficiali sui substrati 4H-SiC non sono chiare, rendendo difficile per i ricercatori sviluppare nuove tecniche di lavorazione mirate per eliminarli. Pertanto, identificare accuratamente i danni al sottosuolo nei substrati SiC 4H e chiarirne le proprietà e le origini è di grande importanza per migliorare la qualità dei substrati SiC 4H.

2.Ricerca sui danni al sottosuolo del 4H-SiC

Recentemente, i ricercatori hanno identificato con precisione il danno del sottosuolo sui substrati SiC 4H attraverso la corrosione fotochimica e hanno analizzato le proprietà del danno del sottosuolo attraverso la spettroscopia Raman e la corrosione degli alcali da fusione.

Fig.1 (a) Diagramma schematico della corrosione fotochimica, nonché immagini al microscopio ottico e al microscopio a forza atomica del danno sotterraneo sul substrato 4H-SiC dopo la corrosione fotochimica; (b) Diagramma schematico della corrosione degli alcali fusi, nonché immagini al microscopio ottico ed elettronico a scansione del danno al sottosuolo sul substrato 4H-SiC dopo la corrosione degli alcali fusi.

Fig. 2 (a) Rettifica; (b) lucidatura chimico-meccanica; (c) Corrosione fotochimica; E (d) diagramma schematico del substrato 4H-SiC e del suo danno subsuperficiale dopo la corrosione degli alcali fusi.

I risultati della ricerca indicano che il danno nel sottosuolo è ancora cristallino e viene influenzato solo dallo stress. Dopo la corrosione da alcali fusi, la morfologia del danno sub-superficiale è simile a quella dei graffi superficiali nella corrosione da alcali fusi e la sua dimensione è simile alla dimensione delle particelle abrasive utilizzate durante il processo di macinazione. Ciò indica che il danno sottosuperficiale nel substrato SiC 4H è causato principalmente dalla molatura del substrato, piuttosto che dalla lucidatura chimico-meccanica.

Per eliminare i danni al sottosuolo, è necessario migliorare il processo di macinazione del substrato o estendere il tempo di lucidatura chimico-meccanica per rimuovere completamente lo strato danneggiato introdotto dalla macinazione. Ciò contribuirà allo sviluppo di una tecnologia di elaborazione del substrato 4H-SiC di alta qualità.

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