탄화규소(SiC)는 에피택셜 그래핀의 기판 재료인 그래핀의 성장에 매우 중요합니다. PAM-XIAMEN은 그래핀 성장을 위한 SiC 기판을 제공할 수 있습니다.https://www.powerwaywafer.com/sic-wafer/sic-wafer-substrate.html.

SiC의 서로 다른 결정면에서 성장한 그래핀은 서로 다른 전자 특성을 가지고 있습니다. 따라서 그래핀을 성장시키기 위해 서로 다른 결정면을 가진 SiC 기판을 선택하면 그래핀의 전기적 특성을 조절할 수 있습니다. 기판의 표면 거칠기는 원자 수준의 평탄성을 달성하기 위해 표면이 필요한 SiC 기판에서 초고품질 그래핀의 에피택셜 성장을 위한 핵심 요소 중 하나입니다. 그러나 SiC는 경도가 높고 화학적 안정성이 좋기 때문에 가공이 어렵습니다. 이를 위해 연구자들은 체계적인 연삭, 기계적 연마 및 CMP(화학 기계적 연마) 처리를 통해 모든 결정 평면에서 SiC 표면의 원자 수준 평탄성을 달성하는 효과적이고 보편적인 방법을 제안했습니다. 이는 다양한 전기적 성질을 갖는 그래핀의 성장과 향후 반도체 소자 가공을 위한 탄탄한 기반을 마련한다.

Due to the different atomic arrangement structures of SiC crystal faces, the process parameters were adjusted and optimized for different crystal faces during grinding and polishing, achieving atomic level flatness for all crystal faces. The crystal orientation of SiC determines the material removal rate (MRR) and the final surface quality after polishing. By analyzing and exploring the MRR mechanism of Si and C planes, and polishing the (1-105) plane with certain parameters based on this mechanism, the surface roughness of the (1-105) crystal plane is reduced to below 0.06 nm. In addition, this work has conducted in-depth discussions and analysis on the influencing factors and principles during the grinding and polishing processes of different crystal faces. The experimental results indicate that different crystal faces have different MRR during grinding, mechanical polishing, and CMP processes. For the grinding and mechanical polishing processes, the main determining factor of MRR is the material hardness, so the MRR of crystal planes with different hardness is also different, namely: C plane>Si plane>(1-105) plane. For the CMP process, MRR and final surface quality are mainly affected by the chemical reaction rate between silicon atoms and suspension, the fiber texture and material of polishing cloth, suspension particle size and flow rate, and polishing time. Compared with the Si surface, the (1-105) surface has higher chemical activity due to the presence of more dangling bonds, resulting in a MRR of nearly 18 times faster than the Si surface.

그림 1. 실리카 현탁 CMP 9시간 후(a, b) Si 표면의 AFM 이미지

그림 2 (a) 25분 및 (b) 실리카 현탁 CMP 30분 후 N 표면(1-105)의 AFM 이미지

요약하면, SiC의 다양한 결정 평면의 물리적 및 화학적 특성의 차이를 기반으로 공정 매개변수를 조정하여 모든 결정 평면에서 고품질 그래핀 성장에 필요한 기판 거칠기를 달성하는 것이 가능합니다. 이 결과는 좋은 연구 기반을 제공하고 에피택셜 그래핀을 기반으로 하는 차세대 광대역 갭 반도체 및 전자 장치에 대한 탄화규소의 응용 전망을 확장할 것입니다.

자세한 내용은 이메일로 문의해 주세요.victorchan@powerwaywafer.com 과 powerwaymaterial@gmail.com.