Bagaimana untuk Mengesan Tekanan Baki dalam Wafer SiC?

Bagaimana untuk Mengesan Tekanan Baki dalam Wafer SiC?

Bahan wafer silikon karbida (SiC) dibekalkan oleh PAM-XIAMEN, seperti substrat SiC (pautan:https://www.powerwaywafer.com/sic-wafer/sic-wafer-substrate.html) digunakan secara meluas dalam aeroangkasa, komunikasi radar, industri automotif dan industri semikonduktor kerana sifatnya yang sangat baik seperti kekonduksian haba yang tinggi, kekuatan tinggi, rintangan suhu tinggi dan rintangan sinaran. Walau bagaimanapun, semasa penyediaan, pemprosesan dan penggunaan bahan kristal tunggal SiC, tegasan sisa tertentu akan dijana disebabkan oleh kewujudan kecacatan seperti paip mikro, kehelan, sempadan sudut kecil dan kemasukan. Bagi bahan kristal tunggal SiC, pembentukan tegasan sisa ialah superposisi tegasan haba, tegasan akibat kecacatan dan tegasan pemesinan. Jadi, tegasan sisa sering digunakan sebagai penunjuk penting untuk mengukur kualiti komponen. Biasanya tegasan sisa yang tidak sesuai akan merosakkan integriti bahan kristal tunggal SiC, mengakibatkan ubah bentuk dan kegagalan komponen yang tidak perlu. Oleh itu, adalah perlu untuk mengesan tegasan baki bahan kristal tunggal silikon karbida. Kami mengesyorkan anda beberapa kaedah untuk mengesan tekanan baki kristal tunggal SiC.

SiC Wafer

Pada masa ini, kaedah pengukuran tegasan sisa bahan kristal tunggal terutamanya termasuk kaedah fotoelastik, kaedah pembelauan sinar-X, spektroskopi mikro-Raman, kaedah pembelauan neutron dan sebagainya. Antaranya, kaedah fotoelastik dan kaedah pembelauan sinar-X digunakan secara meluas dalam pengesanan tegasan bahan kristal tunggal. Lebih khusus seperti berikut:

1. Kaedah Fotoelastik

Photoelasticity ialah kaedah eksperimen yang menggunakan prinsip optik untuk mengkaji taburan tegasan bahan. Brewster pertama kali menemui fenomena keanjalan foto. Kemudian Max-well mengaitkan birefringence dengan tegasan dan menubuhkan undang-undang optik tekanan, yang mempercepatkan perkembangan fotoelastik.

Kaedah fotoelastik untuk mengesan tegasan sisa dalam bahan kristal tunggal adalah berdasarkan ciri-ciri birefringence bahan kristal optik, iaitu, dua indeks biasan yang berbeza dihasilkan apabila pancaran cahaya melalui bahan tertentu. Prinsip pengesanan tegasan kaedah ini adalah seperti berikut: Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1, apabila pancaran cahaya melalui bahan fotoelastik, ia akan diuraikan kepada dua rasuk dengan halaju perambatan yang berbeza di sepanjang dua tegasan utama σ 1 dan σ 2 arah. kerana wujudnya tekanan. Cahaya terpolarisasi satah , dengan itu menghasilkan perbezaan laluan optik relatif, tegasan utama bahan boleh ditentukan mengikut undang-undang tegasan optik yang ditunjukkan dalam formula (1), dan kemudian cahaya dihantar melalui penganalisis untuk menghasilkan gangguan cahaya , dan tegasan komponen diperolehi. Imej pinggiran fotoelastik maklumat, dari mana keadaan tegasan dan taburan dalam komponen boleh disimpulkan:

Dalam formula:mialah integer positif yang berkaitan dengan siri pinggir optik;λialah panjang gelombang sumber cahaya;C1-C2ialah pemalar optik tegasan; f=λ/(C1-C2) ialah nilai pinggir bahan fotoelastik;hialah ketebalan model.

Rajah.1 Skema Prinsip Kaedah Fotoelastik

Rajah.1 Skema Prinsip Kaedah Fotoelastik

Kaedah fotoelastik mempunyai kelebihan masa nyata, tidak bersentuhan, tidak merosakkan dan global, dan boleh mengesan tegasan struktur spatial dua dimensi dan tiga dimensi yang kompleks. Oleh itu, kaedah ini telah dikaji dan digunakan secara meluas dalam pengesanan tegasan bahan kristal tunggal.

2. Pembelauan X-Ray

Pembelauan sinar-X ialah kaedah ujian tidak merosakkan untuk menguji tegasan sisa pada permukaan bahan kristal tunggal. Kaedah pembelauan sinar-X adalah berdasarkan teori mekanik elastik dan teori pembelauan sinar-X untuk merealisasikan pengesanan tegasan bahan. Prinsip asasnya ialah apabila terdapat tegasan baki dalam komponen, jarak antara satah kristal dalam butiran akan berubah secara tetap dengan magnitud tegasan. Nilai terikan bahan diperoleh dengan mengukur perubahan jarak antara satah oleh pembelauan sinar-X, dan kemudian nilai tegasan baki anggota dikira mengikut hukum Hooke dan menggunakan hubungan kekakuan yang sesuai. Pada masa ini, kaedah terutamanya termasuk kaedah Imura, kaedah Ortner dan kaedah regresi linear berganda.

3. Spektroskopi Raman Mikro

Spektroskopi Micro-Raman ialah teknologi ujian mekanikal eksperimen skala mikro yang baru muncul dan menjanjikan. Menggunakan teknik ini untuk mengesan tegasan sisa dalam bahan kristal tunggal adalah berdasarkan prinsip hamburan Raman. Prinsip asas ialah apabila terdapat tekanan baki dalam bahan, anjakan frekuensi Raman akan berubah dengan ubah bentuk kekisi. Dengan mengesan perubahan dalam garis spektrum Raman, menggunakan hubungan antara tegasan dan anjakan frekuensi Raman relatif yang ditunjukkan dalam formula (2), tegasan bahan kristal tunggal boleh diperolehi

Dalam fomula (2): Ψ ialah faktor anjakan tegasan/kekerapan terikan bahan; Δω ialah kenaikan anjakan frekuensi

Dengan kelebihan bukan sentuhan, tidak merosakkan, masa nyata, kepekaan tinggi dan resolusi spatial yang tinggi, spektroskopi mikro-Raman telah digunakan secara meluas dalam mekanik eksperimen skala mikro, terutamanya dalam bidang pengukuran mekanikal bahan semikonduktor.

4. Belauan Neutron

Kaedah pembelauan neutron ialah kaedah pengesanan dan analisis yang secara langsung boleh mendapatkan taburan tegasan tiga dimensi di dalam komponen tanpa kerosakan pada komponen. Ia berdasarkan undang-undang Bragg untuk merealisasikan penentuan tegasan sisa bahan kristal tunggal. Prinsip asas kaedah adalah seperti berikut: jarak antara kekisi dalam sel unit diukur oleh difraktometer neutron, terikan elastik diselesaikan dengan perubahan jarak, dan kemudian taburan tegasan komponen diperolehi mengikut hubungan antara regangan dan tekanan. Kaedah pembelauan neutron mempunyai kelebihan kedalaman penembusan yang besar dan resolusi spatial yang tinggi.

Rajah 2 Gambarajah Skema Pengukuran Tegasan Baki dengan Kaedah Difraksi Neutron

Rajah 2 Gambarajah Skema Pengukuran Tegasan Baki dengan Kaedah Difraksi Neutron

Berikut ialah perbandingan kaedah pengesanan tekanan sisa yang berbeza untuk rujukan anda seperti rajah 3:

Rajah 3 Perbandingan Kaedah Pengesanan Tekanan

Rajah 3 Perbandingan Kaedah Pengesanan Tekanan

powerwaywafer

Untuk maklumat lebih lanjut, sila hubungi kami melalui e-mel di victorchan@powerwaywafer.com dan powerwaymaterial@gmail.com.

Kongsi catatan ini