SiC 웨이퍼의 잔류 응력을 감지하는 방법은 무엇입니까?

SiC 웨이퍼의 잔류 응력을 감지하는 방법은 무엇입니까?

SiC 기판(링크:https://www.powerwaywafer.com/sic-wafer/sic-wafer-substrate.html)은 높은 열전도율, 고강도, 고온 저항성 및 방사선 저항성과 같은 우수한 특성으로 인해 항공 우주, 레이더 통신, 자동차 산업 및 반도체 산업에서 널리 사용됩니다. 그러나 SiC 단결정 재료의 준비, 가공 및 사용 중에 마이크로파이프, 전위, 소각 경계 및 개재물과 같은 결함의 존재로 인해 특정 잔류 응력이 생성됩니다. SiC 단결정 재료의 경우 잔류 응력의 형성은 열 응력, 결함으로 인한 응력 및 가공 응력의 중첩입니다. 따라서 잔류 응력은 종종 부품의 품질을 측정하는 중요한 지표로 사용됩니다. 일반적으로 부적절한 잔류 응력은 SiC 단결정 재료의 무결성을 손상시켜 부품의 불필요한 변형 및 고장을 초래합니다. 따라서 탄화규소 단결정 재료의 잔류 응력을 감지할 필요가 있습니다. SiC 단결정의 잔류 응력을 감지하는 몇 가지 방법을 권장합니다.

의 SiC 웨이퍼

현재 단결정 재료의 잔류응력 측정 방법에는 주로 광탄성법, X선 회절법, 마이크로 라만 분광법, 중성자 회절법 등이 있습니다. 그 중 광탄성법과 X선 회절법이 단결정 물질의 응력 검출에 널리 사용된다. 보다 구체적으로 다음과 같습니다.

1. 광탄성법

광탄성은 광학 원리를 사용하여 재료의 응력 분포를 연구하는 실험 방법입니다. 브루스터는 광탄성 현상을 처음 발견했습니다. 그런 다음 Max-well은 복굴절을 응력과 연결하고 응력의 광학 법칙을 확립하여 광탄성 발달을 가속화했습니다.

단결정 재료의 잔류 응력을 검출하는 광탄성 방법은 광학 결정 재료의 복굴절 특성, 즉 광선이 특정 재료를 통과할 때 두 가지 다른 굴절률이 생성되는 복굴절 특성을 기반으로 합니다. 이 방법의 응력 검출 원리는 다음과 같습니다. 그림 1과 같이 빛의 빔이 광탄성 물질을 통과할 때 두 개의 주요 응력 σ 1 및 σ 2 방향을 따라 전파 속도가 다른 두 개의 빔으로 분해됩니다. 스트레스의 존재 때문입니다. 의 평면편광은 상대적인 광로차를 발생시키며, 재료의 주응력은 식 (1)로 나타낸 응력의 광학적 법칙에 따라 결정될 수 있고, 그 후 빛은 광간섭을 생성하기 위해 분석기를 통과한다 , 그리고 구성요소의 응력이 얻어진다. 구성요소의 응력 상태 및 분포를 추론할 수 있는 정보의 광탄성 프린지 이미지:

공식에서:m광학 프린지 계열과 관련된 양의 정수입니다.λ는 광원의 파장입니다.C1-씨2는 응력 광학 상수입니다. f=λ/(C1-씨2)는 광탄성 재료의 변두리 값입니다.h모델 두께입니다.

그림 1 광탄성 방법의 원리 개략도

그림 1 광탄성 방법의 원리 개략도

광탄성 방법은 실시간, 비접촉, 비파괴 및 전역의 장점이 있으며 복잡한 2차원 및 3차원 공간 구조의 응력을 감지할 수 있습니다. 따라서 이 방법은 단결정 재료의 응력 검출에 널리 연구되고 적용되었습니다.

2. X선 회절

X선 회절은 단결정 재료 표면의 잔류 응력을 테스트하기 위한 비파괴 테스트 방법입니다. X선 회절법은 탄성 역학 이론과 X선 회절 이론에 기초하여 재료의 응력 검출을 실현합니다. 기본 원리는 부품에 잔류 응력이 있을 때 결정립의 결정면 사이의 간격이 응력의 크기에 따라 규칙적으로 변경된다는 것입니다. 재료의 변형값은 X선 회절에 의한 면간격의 변화를 측정하여 구한 후 Hooke의 법칙에 따라 적절한 강성 관계를 이용하여 부재의 잔류응력값을 계산한다. 현재 이 방법에는 주로 Imura 방법, Ortner 방법 및 다중 선형 회귀 방법이 있습니다.

3. 마이크로 라만 분광법

Micro-Raman 분광법은 유망한 마이크로 규모의 실험적 기계적 테스트 기술입니다. 이 기술을 사용하여 단결정 재료의 잔류 응력을 감지하는 것은 라만 산란 원리를 기반으로 합니다. 기본 원리는 재료에 잔류 응력이 있을 때 격자 변형에 따라 라만 주파수 이동이 변경된다는 것입니다. 라만 스펙트럼선의 변화를 검출함으로써 응력과 식(2)에 나타낸 상대 라만 주파수 편이의 관계를 이용하여 단결정 재료의 응력을 구할 수 있다

식 (2)에서: Ψ는 재료의 응력/변형률-주파수 이동 계수입니다. Δω는 주파수 편이 증분입니다.

비접촉, 비파괴, 실시간, 고감도 및 높은 공간 분해능의 장점으로 마이크로 라만 분광법은 마이크로 스케일 실험 역학, 특히 반도체 재료의 기계적 측정 분야에서 널리 사용되었습니다.

4. 중성자 회절

중성자 회절법은 부품 손상 없이 부품 내부의 3차원 응력 분포를 직접 얻을 수 있는 검출 및 분석 방법입니다. 단결정 재료의 잔류 응력 결정을 실현하는 것은 브래그의 법칙을 기반으로 합니다. 이 방법의 기본 원리는 다음과 같습니다. 단위 셀의 격자 사이의 거리를 중성자 회절계로 측정하고 거리의 변화에 ​​따라 탄성 변형률을 풀고 다음 식에 따라 구성 요소의 응력 분포를 얻습니다. 긴장과 스트레스 사이의 관계. 중성자 회절 방법은 침투 깊이가 크고 공간 분해능이 높다는 장점이 있습니다.

그림 2 중성자 회절법에 의한 잔류응력 측정 모식도

그림 2 중성자 회절법에 의한 잔류응력 측정 모식도

다음은 그림 3과 같이 참조용으로 다양한 잔류 응력 감지 방법을 비교한 것입니다.

그림 3 응력 검출 방법의 비교

그림 3 응력 검출 방법의 비교

파워 웨이 웨이퍼

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