半導体炭化ケイ素 (4H SiC) は、広いバンドギャップ、高い破壊電界強度、高い電子移動度、高い熱伝導率、優れた化学的安定性などの優れた特性を備えています。 パワーエレクトロニクス、高周波マイクロ波、量子情報などの分野での重要な応用可能性が実証されています。 4H-SiC 基板は、さまざまな 4H-SiC デバイスの基本材料です。 PAM-XIAMEN が提供するその他の SiC 基板仕様については、以下を参照してください。https://www.powerwaywafer.com/sic-wafer/sic-wafer-substrate.html.

1. 4H-SiC 基板の表面下の損傷を研究する必要があるのはなぜですか?

4H-SiC基板の機械加工には主にスライス、研削、化学機械研磨が含まれます。 4H-SiC は硬度が高く脆いため、加工プロセス中に重大な損傷を受ける傾向があります。 化学機械研磨は 4H-SiC 基板上でのエピタキシャル成長に適した滑らかな表面を提供できますが、表面下領域には依然として損傷が存在する可能性があります。 これらの表面下の損傷は、その後の 4H SiC エピタキシャル膜の成長において転位の核生成点として機能し、4H SiC エピタキシャル膜の品質に重大な影響を与える可能性があります。

現時点では、4H-SiC 基板の表面下損傷の特性と原因は明らかではないため、研究者がそれらを除去するための的を絞った新しい処理技術を開発することは困難です。 したがって、4H SiC基板の表面下の損傷を正確に特定し、その性質や原因を解明することは、4H SiC基板の品質を向上させる上で非常に重要です。

2.4H-SiCの表面損傷に関する研究

最近、研究者らは光化学腐食による 4H SiC 基板の表面下の損傷を正確に特定し、ラマン分光法と溶融アルカリ腐食によって表面下の損傷の特性を分析しました。

図 1 (a) 光化学腐食の概略図、ならびに光化学腐食後の 4H-SiC 基板の表面下の損傷の光学顕微鏡および原子間力顕微鏡画像。 (b) 溶融アルカリ腐食の概略図、および溶融アルカリ腐食後の 4H-SiC 基板の表面下の損傷の光学顕微鏡画像および走査型電子顕微鏡画像。

図 2 (a) 研削。 (b) 化学機械研磨。 (c) 光化学腐食。 (d) 溶融アルカリ腐食後の 4H-SiC 基板とその下面損傷の模式図。

研究結果は、表面下の損傷は依然として結晶質であり、応力によってのみ影響を受けることを示しています。 溶融アルカリ腐食後の表面下の損傷の形態は、溶融アルカリ腐食による表面の傷の形態と類似しており、そのサイズは研削プロセス中に使用される研磨粒子のサイズと類似しています。 これは、4H SiC 基板の表面下損傷が主に化学機械研磨ではなく基板研削によって導入されたことを示しています。

表面下のダメージを抑制するには、基板の研削プロセスを改善するか、化学機械研磨時間を延長して研削によって生じたダメージ層を十分に除去する必要があります。 高品質な4H-SiC基板加工技術の開発に貢献します。

詳細については、メールでお問い合わせください。victorchan@powerwaywafer.com と powerwaymaterial@gmail.com.