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紫外LED辅助的4H-SiC化学机械抛光 被引量:11
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作者 叶子凡 周艳 +1 位作者 徐莉 潘国顺 《纳米技术与精密工程》 CSCD 北大核心 2017年第5期342-346,共5页
在4H-SiC晶片的化学机械抛光(CMP)体系中加入紫外LED系统,研究TiO_2颗粒、紫外LED光功率、抛光温度和抛光液pH值对4H-SiC晶片抛光性能的影响规律,以获得较高的材料去除速率(MRR)和原子级光滑表面,满足LED器件对衬底材料表面的严格要求.... 在4H-SiC晶片的化学机械抛光(CMP)体系中加入紫外LED系统,研究TiO_2颗粒、紫外LED光功率、抛光温度和抛光液pH值对4H-SiC晶片抛光性能的影响规律,以获得较高的材料去除速率(MRR)和原子级光滑表面,满足LED器件对衬底材料表面的严格要求.结果表明,采用平均粒径25 nm、质量分数为2%的TiO_2颗粒,可显著提高MRR,且减少微划痕等表面缺陷;增大紫外LED功率,MRR随之增大;升高抛光温度,MRR快速提高,并可降低抛光所得表面粗糙度;在CMP体系中加入紫外体系可增加羟基自由基数量,抛光液pH值较低(2.2)也可维持较高MRR值,且抛光液pH值超过10时MRR值大幅提高.采用原子力显微镜(AFM)、光学显微镜来考察4H-SiC晶片抛光后的表面质量.基于各因素的影响规律,最终获得表面粗糙度为0.058 6 nm的4H-SiC晶片表面,且MRR达到352.8 nm/h. 展开更多
关键词 4h-sic晶片 化学机械抛光 紫外LED
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碳化硅单晶加工对晶片表面质量的影响
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作者 张序清 刘晓双 +6 位作者 张玺 朱如忠 高煜 吴琛 王蓉 杨德仁 皮孝东 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期9-13,共5页
碳化硅(4H-SiC)晶片加工是制备高品质衬底晶圆的关键工艺,衬底晶圆的表面质量直接影响外延薄膜以及后续器件的性能。本研究通过对4H-SiC晶片经线切割、磨削、研磨、抛光等不同加工工序后对应的表面形貌、粗糙度、机械性质和晶体质量的分... 碳化硅(4H-SiC)晶片加工是制备高品质衬底晶圆的关键工艺,衬底晶圆的表面质量直接影响外延薄膜以及后续器件的性能。本研究通过对4H-SiC晶片经线切割、磨削、研磨、抛光等不同加工工序后对应的表面形貌、粗糙度、机械性质和晶体质量的分析,发现晶片加工通过逐步去除线切割引入的表面损伤层,提高了晶片表面质量。4H-SiC晶片C面和Si面机械性质存在各向异性,C面材料韧性相对较差,加工过程中发生脆性断裂的程度更大,导致C面材料去除速率较快,表面形貌和粗糙度相对较差。 展开更多
关键词 碳化硅 晶片加工 表面质量 各向异性
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碳化硅晶圆的表面/亚表面损伤研究进展
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作者 李国峰 陈泓谕 +5 位作者 杭伟 韩学峰 袁巨龙 皮孝东 杨德仁 王蓉 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2023年第11期1907-1921,共15页
表面无损伤、粗糙度低的半导体碳化硅(4H-SiC)衬底是制造电力电子器件和射频微波器件的理想衬底材料,在新能源、轨道交通、智能电网和5G通信等领域具有广阔的应用前景。4H-SiC衬底的加工过程包括切片、减薄、研磨、抛光和清洗,在4H-SiC... 表面无损伤、粗糙度低的半导体碳化硅(4H-SiC)衬底是制造电力电子器件和射频微波器件的理想衬底材料,在新能源、轨道交通、智能电网和5G通信等领域具有广阔的应用前景。4H-SiC衬底的加工过程包括切片、减薄、研磨、抛光和清洗,在4H-SiC衬底加工过程中引入的表面/亚表面损伤均严重影响材料性能、同质外延薄膜性质,以及器件性能和可靠性。本文将重点介绍4H-SiC晶片在切片、减薄、研磨、抛光等各个加工环节中表面/亚表面损伤的形成和去除机制,基于4H-SiC晶圆表面/亚表面损伤的检测方法,综述亚表面损伤的形貌和表征参量,并简单介绍三种常见的亚表面损伤的消除方法,分析其技术优势和发展瓶颈,对去除亚表面损伤工艺的发展趋势进行了展望。 展开更多
关键词 半导体 4h-sic 衬底晶圆 表面/亚表面损伤 晶圆加工
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高质量6英寸4H-SiC同质外延层快速生长 被引量:4
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作者 薛宏伟 袁肇耿 +1 位作者 吴会旺 杨龙 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2021年第5期446-451,共6页
采用化学气相沉积法在6英寸(1英寸=2.54 cm)4°偏角4H-SiC衬底上进行快速同质外延生长,通过研究Si/H_(2)比(所用气源摩尔比)与生长速率的相互关系,使4H-SiC同质外延层生长速率达到101μm/h。同时,系统研究了C/Si比对4H-SiC同质外延... 采用化学气相沉积法在6英寸(1英寸=2.54 cm)4°偏角4H-SiC衬底上进行快速同质外延生长,通过研究Si/H_(2)比(所用气源摩尔比)与生长速率的相互关系,使4H-SiC同质外延层生长速率达到101μm/h。同时,系统研究了C/Si比对4H-SiC同质外延层生长速率、表面缺陷密度和基面位错密度的影响。采用光学显微镜和表面缺陷测试仪对同质外延层缺陷形貌以及缺陷数量进行表征。结果表明,当C/Si比不小于0.75时,4H-SiC同质外延层生长速率趋于稳定,约为101μm/h,这是沉积表面硅源受限导致的。此外,随着C/Si比增加,4H-SiC同质外延层表面缺陷密度明显增多,而衬底基面位错(BPD)向刃位错(TED)转化率几乎接近100%。因此,当生长速率约为101μm/h、C/Si比为0.77时能够获得高质量、高一致性的4H-SiC同质外延片,其外延层表面缺陷和基面位错密度分别为0.39 cm^(-2)和0.14 cm^(-2),外延层厚度和掺杂浓度一致性分别为0.86%和1.80%。 展开更多
关键词 4h-sic 同质外延片 C/Si比 表面缺陷密度 基面位错(BPD)密度
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晶圆各向异性对4H-SiC基VDMOSFET单粒子效应的影响 被引量:3
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作者 刘忠永 蔡理 +3 位作者 刘保军 刘小强 崔焕卿 杨晓阔 《固体电子学研究与进展》 CSCD 北大核心 2017年第4期234-238,256,共6页
研究了晶圆各向异性对4H-SiC基垂直双扩散MOSFET(VDMOSFET)单粒子效应的影响。建立了器件二维仿真结构,选取合适的仿真模型并对参数进行了修正。仿真结果表明,基于(0001)和(11 2-0)晶圆器件的单粒子烧毁(SEB)阈值电压(V_(SEB))分别为350... 研究了晶圆各向异性对4H-SiC基垂直双扩散MOSFET(VDMOSFET)单粒子效应的影响。建立了器件二维仿真结构,选取合适的仿真模型并对参数进行了修正。仿真结果表明,基于(0001)和(11 2-0)晶圆器件的单粒子烧毁(SEB)阈值电压(V_(SEB))分别为350V和255V,SEB发生时的临界击穿电场强度分别为2.4×10~6 V/cm和1.8×10~6 V/cm。在V_d=30V、V_g=-13.9 V的偏置条件下,两种晶圆器件的氧化层最大瞬态电场均为5.6×10~6 V/cm。结果表明晶圆各向异性导致(0001)晶圆器件的抗SEB能力更强,而对单粒子栅穿效应(SEGR)没有影响。 展开更多
关键词 4h-sic 晶圆各向异性 单粒子烧毁 单粒子栅穿
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4H-SiC同质外延基面位错的转化 被引量:2
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作者 杨龙 赵丽霞 吴会旺 《微纳电子技术》 北大核心 2020年第3期250-254,共5页
采用化学气相沉积法在4°偏角4H-SiC衬底上进行同质外延生长,并使用500℃熔融KOH对SiC衬底及外延片进行腐蚀。采用同步加速X射线衍射仪和光学显微镜对外延前后基面位错(BPD)形貌进行系统表征,分析了基面位错向刃位错转化的过程。外... 采用化学气相沉积法在4°偏角4H-SiC衬底上进行同质外延生长,并使用500℃熔融KOH对SiC衬底及外延片进行腐蚀。采用同步加速X射线衍射仪和光学显微镜对外延前后基面位错(BPD)形貌进行系统表征,分析了基面位错向刃位错转化的过程。外延生长过程中同时存在台阶流生长和侧向生长(即垂直于台阶方向)两种模式,当侧向生长模式占主导时,能够有效地抑制基面位错向外延层的延伸;当台阶流生长模式占主导时,基面位错延伸至外延层。结果表明,随着碳硅比增加,外延层基面位错密度能够降低至0.05 cm-2,这是由于侧向生长增强导致的。通过优化碳硅比,能够制备出高质量的4H-SiC同质外延片,其基面位错密度和表面缺陷密度分别为0.09和0.12 cm-2。 展开更多
关键词 4h-sic 同质外延片 基面位错(BPD) 刃位错 侧向生长 碳硅比
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皮秒脉冲隐形切割碳化硅晶圆实验研究 被引量:1
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作者 宋燕国 郭旭 +1 位作者 王嫣鸾 郝强 《光学仪器》 2022年第3期88-94,共7页
为了实现高速度切割碳化硅(SiC)晶圆,采用自行研制的高能量皮秒脉冲光纤激光器进行了隐形切割实验。依据切片的截面形貌、表面热损伤区和边缘直线度,分析了皮秒激光器的切割结果,并探究了单脉冲能量和扫描速度对切片质量的影响。结果表... 为了实现高速度切割碳化硅(SiC)晶圆,采用自行研制的高能量皮秒脉冲光纤激光器进行了隐形切割实验。依据切片的截面形貌、表面热损伤区和边缘直线度,分析了皮秒激光器的切割结果,并探究了单脉冲能量和扫描速度对切片质量的影响。结果表明,当使用中心波长为1030 nm、重复频率为100 kHz、单脉冲能量为20μJ、脉冲宽度约为100 ps的皮秒脉冲隐形切割360μm厚度的SiC晶圆时,切片的质量能够满足实际应用要求,且激光的扫描速度可达400 mm/s,相应的切割速度为44.44 mm/s,高于其他相关报道。 展开更多
关键词 光纤激光器 高能量皮秒脉冲 隐形切割 4h-sic晶圆
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利用显微喇曼光谱进行SiC单晶片应力分析
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作者 窦瑛 张颖 《半导体技术》 CSCD 北大核心 2017年第10期790-793,800,共5页
为了对4H-SiC单晶片进行无损应力表征,采用显微喇曼光谱仪测量了3英寸(1英寸=2.54 cm)和4英寸4H-SiC单晶片的显微喇曼光谱,并依据喇曼频移峰的移动及喇曼频移峰的半高宽(FWHM)分析SiC单晶片中呈现的应力类型和应力大小。在显微喇曼光谱... 为了对4H-SiC单晶片进行无损应力表征,采用显微喇曼光谱仪测量了3英寸(1英寸=2.54 cm)和4英寸4H-SiC单晶片的显微喇曼光谱,并依据喇曼频移峰的移动及喇曼频移峰的半高宽(FWHM)分析SiC单晶片中呈现的应力类型和应力大小。在显微喇曼光谱中,4H-SiC单晶片的横向折叠光学(TO)模为表征单晶片应力的特征峰,其无应力状态的标准峰位值为777 cm^(-1)。对4H-SiC单晶片进行应力分析,发现3英寸和4英寸SiC单晶片内喇曼频移峰均发生蓝移和红移,表明单晶片内同时存在张应力和压应力。相比生长初期的样品,晶体生长末期的应力值有不同程度的升高,同时单晶片的喇曼频移峰的FWHM变窄,表明生长末期的单晶片结晶质量高于生长初期。 展开更多
关键词 显微喇曼光谱 4h-sic 单晶片 应力分析 横向折叠光学(TO)模
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金刚石多线切割工艺对高纯4H-SiC晶片翘曲度的影响 被引量:4
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作者 徐伟 王英民 +2 位作者 何超 靳霄曦 谷晓晓 《工业设计》 2017年第7期126-127,共2页
描述了高纯SiC晶体材料的加工方法,分析了金刚石多线各种切割工艺对高纯SiC晶体的切割效果及效率的影响,并基于金刚石切割SiC晶体的理论依据,结合各种工艺试验数据及切割片数据,总结出相对稳定的工艺条件,并在这类工艺条件下,得出较低... 描述了高纯SiC晶体材料的加工方法,分析了金刚石多线各种切割工艺对高纯SiC晶体的切割效果及效率的影响,并基于金刚石切割SiC晶体的理论依据,结合各种工艺试验数据及切割片数据,总结出相对稳定的工艺条件,并在这类工艺条件下,得出较低翘曲度的高纯SiC晶片,满足下游客户的要求,采用TROPEL FM-100平坦度测试仪分析各种切割工艺条件下的高纯100 mm 4H-SiC切割片表面形貌。 展开更多
关键词 金刚石线 高纯4h-sic晶片 翘曲度
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p型4H-SiC同质外延有效层厚度
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作者 杨龙 赵丽霞 吴会旺 《微纳电子技术》 北大核心 2020年第4期277-281,共5页
通过化学气相沉积法,采用不同生长工艺在4°偏角4H-SiC衬底上制备p型4H-SiC同质外延片。提出了p型4H-SiC同质外延中有效层厚度的概念,研究发现导致外延有效层厚度减少的直接原因是自掺杂效应的存在。采用傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、... 通过化学气相沉积法,采用不同生长工艺在4°偏角4H-SiC衬底上制备p型4H-SiC同质外延片。提出了p型4H-SiC同质外延中有效层厚度的概念,研究发现导致外延有效层厚度减少的直接原因是自掺杂效应的存在。采用傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、汞探针电容电压(Hg-CV)和表面缺陷测试仪对p型4H-SiC同质外延片进行表征,讨论了不同工艺对外延有效层厚度的影响。结果表明,采用隔离法和阻挡层法均能提高外延有效层厚度,且掺杂浓度随距表面深度变化斜率值由1.323减小到0.073。然而,阻挡层法斜率值能进一步优化至0.050,是由于有效抑制了外延中固相和气相自掺杂。对比于优化前工艺,采用阻挡层法制备的p型4H-SiC同质外延片厚度不均匀性和表面总缺陷数量处于同一水平,掺杂浓度不均匀性由2.95%改善到2.67%。综上,采用阻挡层法能够制备出高有效层厚度、高一致性和高质量的p型4H-SiC同质外延片。 展开更多
关键词 p型4h-sic同质外延片 有效层厚度 阻挡层法 隔离法 自掺杂
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