Silicijev karbid (SiC)Material ima prednosti širokega pasovnega razmika, visoke toplotne prevodnosti, visoke kritične prebojne poljske jakosti in visoke hitrosti odnašanja nasičenih elektronov, zaradi česar je zelo obetaven na področju proizvodnje polprevodnikov. Monokristali SiC se običajno proizvajajo z metodo fizičnega prenosa pare (PVT). Posebni koraki te metode vključujejo postavitev prahu SiC na dno grafitnega lončka in postavitev kalitvenega kristala SiC na vrh lončka. Grafitlončekse segreje na sublimacijsko temperaturo SiC, kar povzroči, da prah SiC razpade v snovi v parni fazi, kot so hlapi Si, Si2C in SiC2. Pod vplivom aksialnega temperaturnega gradienta se te uparjene snovi sublimirajo na vrh lončka in kondenzirajo na površini zarodnega kristala SiC ter kristalizirajo v monokristale SiC.
Trenutno je premer semenskega kristala, ki se uporablja vRast monokristala SiCse mora ujemati s ciljnim premerom kristala. Med rastjo je semenski kristal pritrjen na držalo za seme na vrhu lončka z lepilom. Vendar pa lahko ta metoda fiksiranja zarodnega kristala povzroči težave, kot so praznine v lepilnem sloju zaradi dejavnikov, kot sta natančnost površine držala za seme in enakomernost lepilnega premaza, kar lahko povzroči heksagonalne praznine. Ti vključujejo izboljšanje ravnosti grafitne plošče, povečanje enakomernosti debeline lepilne plasti in dodajanje fleksibilne vmesne plasti. Kljub tem prizadevanjem še vedno obstajajo težave z gostoto lepilne plasti in obstaja tveganje, da se zarodni kristali ločijo. S sprejetjem metode lepljenjaoblatna grafitni papir in njegovo prekrivanje na vrhu lončka, se lahko izboljša gostota lepilne plasti in prepreči odstop rezine.
1. Eksperimentalna shema:
Rezine, uporabljene v poskusu, so komercialno dostopne6-palčne SiC rezine tipa N. Fotorezist se nanaša s centrifugalnim premazom. Oprijem se doseže s pomočjo peči za vroče stiskanje semen, ki smo jo razvili sami.
1.1 Shema fiksacije začetnega kristala:
Trenutno lahko adhezijske sheme začetnega kristala SiC razdelimo v dve kategoriji: adhezivni tip in tip suspenzije.
Shema vrste lepila (slika 1): To vključuje lepljenjeSiC rezinana grafitno ploščo s plastjo grafitnega papirja kot pufrsko plastjo za odpravo vrzeli medSiC rezinain grafitno ploščo. V dejanski proizvodnji je moč lepljenja med grafitnim papirjem in grafitno ploščo šibka, kar vodi do pogostega odvajanja kristalov med visokotemperaturnim procesom rasti, kar ima za posledico neuspeh rasti.
Shema vrste vzmetenja (slika 2): Običajno se na vezni površini rezine SiC ustvari gosta ogljikova folija s karbonizacijo z lepilom ali metodami premazovanja. TheSiC rezinase nato vpne med dve grafitni plošči in postavi na vrh grafitnega lončka, kar zagotavlja stabilnost, medtem ko ogljikov film ščiti rezino. Vendar je ustvarjanje ogljikovega filma s premazom drago in ni primerno za industrijsko proizvodnjo. Metoda karbonizacije z lepilom daje nedosledno kakovost ogljikovega filma, zaradi česar je težko dobiti popolnoma gost ogljikov film z močnim oprijemom. Poleg tega vpenjanje grafitnih plošč zmanjša učinkovito rastno površino rezine, tako da blokira del njene površine.
Na podlagi zgornjih dveh shem je predlagana nova shema lepila in prekrivanja (slika 3):
Na vezni površini rezine SiC se z metodo karbonizacije z lepilom ustvari razmeroma gost ogljikov film, ki zagotavlja, da pri osvetlitvi ne pride do velikega uhajanja svetlobe.
SiC rezina, prekrita z ogljikovim filmom, je zlepljena na grafitni papir, pri čemer je vezna površina stran ogljikovega filma. Lepilna plast mora biti pod svetlobo enakomerno črna.
Grafitni papir je vpet z grafitnimi ploščami in obešen nad grafitnim lončkom za rast kristalov.
1.2 Lepilo:
Viskoznost fotorezista pomembno vpliva na enakomernost debeline filma. Pri enaki hitrosti ožemanja nižja viskoznost povzroči tanjše in bolj enakomerne lepilne filme. Zato je v okviru zahtev uporabe izbran fotorezist z nizko viskoznostjo.
Med poskusom je bilo ugotovljeno, da viskoznost karbonizirajočega lepila vpliva na moč lepljenja med ogljikovim filmom in rezino. Visoka viskoznost otežuje enakomerno nanašanje s centrifugalnim premazom, medtem ko nizka viskoznost povzroči šibko vezno trdnost, kar povzroči razpoke ogljikovega filma med nadaljnjimi postopki lepljenja zaradi toka lepila in zunanjega pritiska. Z eksperimentalnimi raziskavami je bila ugotovljena viskoznost karbonizirajočega lepila na 100 mPa·s, viskoznost veznega lepila pa je bila nastavljena na 25 mPa·s.
1.3 Delovni vakuum:
Postopek ustvarjanja ogljikovega filma na SiC rezini vključuje karbonizacijo lepilne plasti na površini SiC rezine, ki jo je treba izvesti v vakuumu ali okolju, zaščitenem z argonom. Eksperimentalni rezultati kažejo, da je okolje, zaščiteno z argonom, bolj ugodno za ustvarjanje ogljikovega filma kot okolje z visokim vakuumom. Če se uporablja vakuumsko okolje, mora biti raven vakuuma ≤1 Pa.
Postopek lepljenja zarodnega kristala SiC vključuje lepljenje rezine SiC na grafitno ploščo/grafitni papir. Glede na erozivni učinek kisika na grafitne materiale pri visokih temperaturah je treba ta proces izvajati v vakuumskih pogojih. Proučevali smo vpliv različnih stopenj vakuuma na lepilni sloj. Eksperimentalni rezultati so prikazani v tabeli 1. Vidimo lahko, da v pogojih nizkega vakuuma molekule kisika v zraku niso popolnoma odstranjene, kar vodi do nepopolnih lepilnih plasti. Ko je nivo vakuuma nižji od 10 Pa, je erozivni učinek molekul kisika na lepilni sloj znatno zmanjšan. Ko je nivo vakuuma pod 1 Pa, je erozivni učinek popolnoma odpravljen.
Čas objave: jun-11-2024