第三代半導體碳化硅材料快速發展
近年來,5G通信、新能源汽車、光伏行業推動了第三代半導體材料碳化硅(SiC)技術的快速發展。相較于成熟的硅(Si)材料,SiC具有禁帶寬、擊穿電場高、電子飽和遷移率高、熱導率高等優良的物理化學特性,是制備高溫、高壓、高頻、大功率器件的理想材料,如電力轉換器、光伏逆變器、射頻放大器、濾波器等。
碳化硅外延層及其厚度測定的重要性
SiC功率器件往往需要通過在SiC 襯底上生成所需的薄膜材料形成外延片,從而更易于獲得完美可控的晶體結構,更利于材料的應用開發。隨著外延生長技術的進步,SiC外延層厚度也從幾μm發展到上百μm,也從同質外延發展為異質等多種晶體。
對外延片品質影響最大的是外延層的厚度以及電阻率的均勻性,因此在實際生產中對延片的厚度進行測量是很重要的一環。
碳化硅外延厚度測定原理
在硅同質/異質外延生產中,紅外傅立葉變換光譜技術(FTIR)是測試硅外延層厚度一種非常成熟的方法,具有準確、快速、無損等優勢,非常適合工業化使用。因此在碳化硅外延厚度測定上也得到了推廣應用,已形成了《GB/T 42905-2023碳化硅外延層厚度的測試 紅外反射法》標準。
儀器測試原理:襯底與外延層因摻雜濃度不同而導致的不同折射率,紅外光入射到外延層后,一部分從襯底表面反射回來,一部分從外延層表面反射出來,這兩束光在一定條件下會產生干涉條紋,根據干涉條紋的數量、折射率以及紅外光入射角可以計算出外延層的厚度d(原理示意圖如下)。
傅立葉變換光譜法測試外延層厚度原理圖
計算公式如下:
式中,d表示厚度,單位μm;M表示不同波數間的峰個數;n表示鍍膜材料折射率;θ表示入射角;,1/λ2 、1/λ1 表示波數。
采用FTIR配合顯微分析技術,可避免損傷晶圓,實現SiC外延層厚度的測試。
島津IRXross+AIM-9000紅外顯微系統
碳化硅晶圓樣品的外延厚度及其均勻性測試
對于SiC晶圓,外延層厚度理論值11 μm,測試不同位置(0~16號位點)處的外延層厚度。樣品無需前處理,直接進行顯微紅外無損測試。
觀察不同位點在2500~3500cm-1波段下的紅外光譜重疊圖,可見明顯的干涉條紋。
三個不同位點測試的紅外光譜圖
隨后分別測定了樣品標記的17個位點,每個位點重復測試5次, 17個位點的厚度平均值為11.115微米,總的RSD值為2.13%,與理論值偏差1.05%。
17個位點的外延層厚度及其偏差
從不同位點外延層厚度結果來看,SiC晶圓外延厚度并非完全均一,呈現邊緣薄,中間厚的趨勢。
......
5月25日,國家發展改革委員會和教育部聯合印發《教育領域重大設備更新實施方案》,設備更新來了!請查收島津分析儀器化工行業方案!......
本文由東京農工大學教授、MS-DIAL首席專家Dr.HiroshiTsugawa,島津工程師HidenoriTakahashi,日本理化研究所HarukiUchino,日本慶應義塾大學Omega-3脂......
本文由東京農工大學教授、MS-DIAL首席專家Dr.HiroshiTsugawa,島津工程師HidenoriTakahashi,日本理化研究所HarukiUchino,日本慶應義塾大學Om......
5月25日,國家發展改革委員會和教育部聯合印發《教育領域重大設備更新實施方案》,設備更新來了!請查收島津分析儀器化工行業方案!......
......
教育部【設備更新】來了!島津試驗機在高端疲勞與斷裂實驗室的應用中國科學院金屬研究所成立于 1953年,是新中國成立后中國科學院新創建的首批研究所之一創建者是我國著名的物理冶金學家李董先生。金......
教育部【設備更新】島津分析儀器方案-環境領域5月25日,國家發展改革委員會和教育部聯合印發《教育領域重大設備更新實施方案》,設備更新來了!請查收島津分析儀器環境領域方案! 本文內容非商業廣告......
微塑料通常是指環境中存在的直徑小于5微米的微小塑料顆粒。由于過去幾十年來全球塑料消費量的增加,微塑料已經廣泛分布在環境中,特別是在海洋環境中。環境微塑料的數量逐漸增加,已成為一個嚴重的環境......
本文內容非商業廣告,僅供專業人士參考。......