O carboneto de silício semicondutor (4H SiC) possui excelentes propriedades, como amplo bandgap, alta intensidade de campo de ruptura, alta mobilidade de elétrons, alta condutividade térmica e boa estabilidade química. Ele demonstrou importante potencial de aplicação em áreas como eletrônica de potência, micro-ondas de radiofrequência e informação quântica. O substrato 4H-SiC é o material fundamental para vários dispositivos 4H-SiC. Mais especificações de substrato SiC oferecidas pela PAM-XIAMEN consultehttps://www.powerwaywafer.com/sic-wafer/sic-wafer-substrate.html.

1. Por que devemos estudar os danos subsuperficiais do substrato 4H-SiC?

O processamento mecânico do substrato 4H-SiC inclui principalmente fatiamento, moagem e polimento químico-mecânico. Devido à alta dureza e fragilidade do 4H-SiC, ele está sujeito a danos significativos durante o processo de usinagem. Embora o polimento químico-mecânico possa fornecer uma superfície lisa adequada para crescimento epitaxial em substratos 4H-SiC, ainda pode haver danos em suas áreas subsuperficiais. Esses danos subterrâneos podem servir como pontos de nucleação para deslocamentos no crescimento subsequente de filmes epitaxiais de 4H SiC, afetando seriamente a qualidade dos filmes epitaxiais de 4H SiC.

Atualmente, as propriedades e causas dos danos subsuperficiais em substratos 4H-SiC não são claras, tornando difícil para os pesquisadores desenvolverem novas técnicas de processamento direcionadas para eliminá-los. Portanto, identificar com precisão os danos subterrâneos em substratos 4H SiC e elucidar suas propriedades e origens é de grande importância para melhorar a qualidade dos substratos 4H SiC.

2.Pesquisa sobre danos subterrâneos de 4H-SiC

Recentemente, os pesquisadores identificaram com precisão os danos subterrâneos em substratos 4H SiC por meio de corrosão fotoquímica e analisaram as propriedades dos danos subterrâneos por meio de espectroscopia Raman e corrosão alcalina fundida.

Fig.1 (a) Diagrama esquemático da corrosão fotoquímica, bem como imagens de microscopia óptica e microscopia de força atômica de danos subterrâneos no substrato 4H-SiC após corrosão fotoquímica; (b) Diagrama esquemático da corrosão alcalina fundida, bem como imagens de microscopia óptica e eletrônica de varredura de danos subterrâneos no substrato 4H-SiC após corrosão alcalina fundida.

Figura 2 (a) Moagem; (b) Polimento químico-mecânico; (c) Corrosão fotoquímica; E (d) diagrama esquemático do substrato 4H-SiC e seu dano subsuperficial após corrosão alcalina fundida.

Os resultados da pesquisa indicam que os danos subterrâneos ainda são cristalinos e são afetados apenas pelo estresse. Após a corrosão alcalina fundida, a morfologia do dano subsuperficial é semelhante à dos arranhões superficiais na corrosão alcalina fundida, e seu tamanho é semelhante ao tamanho da partícula abrasiva usada durante o processo de retificação. Isto indica que o dano subsuperficial no substrato 4H SiC é introduzido principalmente pela retificação do substrato, e não pelo polimento químico-mecânico.

Para suprimir danos subterrâneos, é necessário melhorar o processo de retificação do substrato ou estender o tempo de polimento químico-mecânico para remover completamente a camada danificada introduzida pela retificação. Isto contribuirá para o desenvolvimento de tecnologia de processamento de substrato 4H-SiC de alta qualidade.

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