PAM-XIAMEN은 다양한 사양의 SiC 기판을 공급할 수 있습니다. 자세한 정보는 다음에서 확인하세요.https://www.powerwaywafer.com/sic-wafer/sic-wafer-substrate.html
1. 불량률과 기계적 강도의 상관관계 연구의 의의
SiC 결함이 칩의 전기적 신뢰성과 성능에 큰 부정적인 영향을 미친다는 것은 잘 알려져 있습니다. 장치의 기계적 수율에 미치는 영향은 제대로 연구되지 않았습니다. 따라서 4H-SiC 기판의 결함률(내재적이든 공정으로 인한 것인지 여부)과 기계적 강도 간의 상관 관계를 연구하는 것이 유용합니다. 파손 시 가해지는 하중 하에서 금형이 견딜 수 있는 응력을 나타내는 굽힘 강도가 참조 매개변수로 사용되었습니다. 식별된 기판 영역과 수집된 데이터에 대해 3점 굽힘(3PB) 테스트가 수행되었으며, 이는 해당 결함 밀도와 연관되어 있습니다.
2. 4H-SiC의 기계적 특성에 대한 결함밀도 연구
본 연구에서는 150mm 4° 오프각 4H-SiC 기판을 사용하여 제어 실험을 수행했습니다.
서로 다른 전위 밀도를 특징으로 하는 SiC 기판의 한 그룹(웨이퍼 #1 및 웨이퍼 #2)을 사용하여 고유한 SiC 결함이 기계적 강도에 미치는 영향을 연구했습니다. SiC 결정 결함을 강조하기 위해 500℃에서 5분 KOH 습식 에칭 공정을 수행합니다. KOH 에칭 후 웨이퍼 표면의 광학 검사는 자동 광학 현미경(Nanotronics의 nSPEC)을 사용하여 수행되어 결함의 밀도와 분포를 모니터링했습니다. 전체 칩은 x10 대물렌즈를 사용하여 검사되었습니다.
그리고 또 다른 기판 그룹에서는 공정 결함이 기계적 강도에 미치는 영향을 연구하기 위해 박형화 처리, 이어서 고온 벌크 열처리 및 고처리량 레이저 처리를 거쳤습니다.
3점 굽힘 테스트(Instron 5566)를 통해 모든 웨이퍼에 대해 파손 강도 조사가 수행되었으며, 다양한 5×4mm 금형의 웨이퍼 결함 밀도를 기반으로 올바른 선택이 이루어졌습니다. 공구 정확도는 0.5%이고 지지 스팬 길이는 3mm입니다. 하중은 스팬 중앙에 가해지고 0.5mm/min의 일정한 속도로 증가합니다.
그림 1. n-spec 분석을 사용한 KOH 이후 웨이퍼 규모의 결함 밀도 분포. 높은 밀도 영역과 낮은 밀도 영역은 각각 검은색 원과 빨간색 원으로 표시됩니다. 웨이퍼 #1 a) 및 웨이퍼 #2 b)를 에칭합니다.
실험 결과, BPD는 조사된 고밀도 영역과 저밀도 영역 모두에서 격자 변형 변형으로 인한 응력에 의해 주로 발생하는 것으로 나타났습니다. 고밀도 영역에서는 BPD 어레이 하프 링 어레이(HLA)가 발견되었습니다.
선택한 금형에 대해 3점 굽힘 테스트를 수행하여 금형이 파손될 때 견딜 수 있는 응력 σ(굽힘 강도)를 계산합니다. 알려진 기하학적 형상이 양쪽 끝에서 지지되는 서스펜션 빔 이론에 따라 다음과 같이 표현될 수 있습니다. σ= 3FL/2Wd2.
식에서 F는 금형이 파손되는 최대 하중이고, L, W, d는 각각 금형의 길이, 너비, 두께이다. 본 실험에서 금형 크기는 5×4mm이고 금형 두께는 350um이다. 결함 밀도가 2000/금형 크기만큼 높은 영역에서는 금형 강도에 큰 변화가 관찰되지 않았습니다. 낮은 결함 밀도에 해당하는 낮은 굽힘 강도를 갖는 금형이 분석된 전체 저밀도 금형의 7~10%를 차지한다는 점은 주목할 가치가 있습니다.
그림 2 웨이퍼 영역에서 각 웨이퍼 #1(빨간색)과 웨이퍼 #2(파란색)의 함수에 따른 결함 밀도
그림 3 결함밀도에 따른 고유결함의 굽힘강도 변화
그림 4 결함 밀도에 따른 굽힘 강도의 변화로 인해 결함 발생
결과는 SiC 결정의 높은 결함 밀도 범위 내에서 금형의 굽힘 강도가 기본적으로 변하지 않음을 나타냅니다. 그러나 SiC 표면의 박화 공정에서 발생하는 결함 밀도는 금형 강도를 1.4배 감소시키며, 이 값은 후속 고온 처리에서도 거의 변하지 않습니다.
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