Silicon carbide (SiC)Ang materyal ay may mga pakinabang ng malawak na bandgap, mataas na thermal conductivity, mataas na critical breakdown field strength, at mataas na saturated electron drift velocity, na ginagawa itong lubos na nangangako sa larangan ng pagmamanupaktura ng semiconductor. Ang mga solong kristal ng SiC ay karaniwang ginagawa sa pamamagitan ng paraan ng physical vapor transport (PVT). Ang mga tiyak na hakbang ng pamamaraang ito ay kinabibilangan ng paglalagay ng SiC powder sa ilalim ng isang graphite crucible at paglalagay ng SiC seed crystal sa tuktok ng crucible. Ang grapayttunawan ng tubigay pinainit sa sublimation temperature ng SiC, na nagiging sanhi ng SiC powder na mabulok sa vapor phase substance tulad ng Si vapor, Si2C, at SiC2. Sa ilalim ng impluwensya ng gradient ng temperatura ng axial, ang mga singaw na sangkap na ito ay nag-sublimate sa tuktok ng crucible at nag-condense sa ibabaw ng SiC seed crystal, na nagki-kristal sa mga solong kristal ng SiC.
Sa kasalukuyan, ang diameter ng seed crystal na ginamit saSiC solong paglaki ng kristalkailangang tumugma sa target na diameter ng kristal. Sa panahon ng paglaki, ang seed crystal ay naayos sa seed holder sa tuktok ng crucible gamit ang pandikit. Gayunpaman, ang pamamaraang ito ng pag-aayos ng seed crystal ay maaaring humantong sa mga isyu tulad ng mga void sa adhesive layer dahil sa mga salik tulad ng precision ng ibabaw ng seed holder at ang pagkakapareho ng adhesive coating, na maaaring magresulta sa hexagonal void defects. Kabilang dito ang pagpapabuti ng flatness ng graphite plate, pagtaas ng pagkakapareho ng kapal ng malagkit na layer, at pagdaragdag ng nababaluktot na buffer layer. Sa kabila ng mga pagsusumikap na ito, mayroon pa ring mga isyu sa density ng malagkit na layer, at may panganib na magkaroon ng seed crystal detachment. Sa pamamagitan ng pagpapatibay ng paraan ng pagbubuklod ngostiyasa graphite paper at magkakapatong ito sa tuktok ng crucible, ang density ng malagkit na layer ay maaaring mapabuti, at ang detatsment ng wafer ay mapipigilan.
1. Eksperimental na Scheme:
Ang mga wafer na ginamit sa eksperimento ay magagamit sa komersyo6-inch N-type na SiC wafers. Inilapat ang Photoresist gamit ang isang spin coater. Nakakamit ang pagdirikit gamit ang self-developed seed hot-press furnace.
1.1 Seed Crystal Fixation Scheme:
Sa kasalukuyan, ang SiC seed crystal adhesion scheme ay maaaring nahahati sa dalawang kategorya: adhesive type at suspension type.
Adhesive Type Scheme (Figure 1): Kasama dito ang pagbubuklod ngSiC wafersa graphite plate na may layer ng graphite paper bilang buffer layer upang maalis ang mga puwang sa pagitan ngSiC waferat ang graphite plate. Sa aktwal na produksyon, ang lakas ng pagbubuklod sa pagitan ng graphite paper at ng graphite plate ay mahina, na humahantong sa madalas na seed crystal detachment sa panahon ng proseso ng paglago ng mataas na temperatura, na nagreresulta sa pagkabigo sa paglago.
Suspension Type Scheme (Figure 2): Karaniwan, ang isang siksik na carbon film ay nagagawa sa ibabaw ng bonding ng SiC wafer gamit ang glue carbonization o mga pamamaraan ng coating. AngSiC waferpagkatapos ay i-clamp sa pagitan ng dalawang graphite plate at inilalagay sa tuktok ng graphite crucible, na tinitiyak ang katatagan habang pinoprotektahan ng carbon film ang wafer. Gayunpaman, ang paggawa ng carbon film sa pamamagitan ng coating ay magastos at hindi angkop para sa pang-industriyang produksyon. Ang paraan ng carbonization ng pandikit ay nagbubunga ng hindi pantay na kalidad ng carbon film, na nagpapahirap sa pagkuha ng perpektong siksik na carbon film na may malakas na pagdirikit. Bukod pa rito, ang pag-clamping sa mga graphite plate ay binabawasan ang epektibong lugar ng paglago ng wafer sa pamamagitan ng pagharang sa bahagi ng ibabaw nito.
Batay sa dalawang scheme sa itaas, iminungkahi ang isang bagong adhesive at overlapping scheme (Larawan 3):
Ang isang medyo siksik na carbon film ay nilikha sa ibabaw ng bonding ng SiC wafer gamit ang glue carbonization method, na tinitiyak na walang malaking light leakage sa ilalim ng pag-iilaw.
Ang SiC wafer na natatakpan ng carbon film ay nakadikit sa graphite paper, na ang ibabaw ng bonding ay ang carbon film side. Ang malagkit na layer ay dapat na pantay na itim sa ilalim ng liwanag.
Ang graphite na papel ay na-clamp ng mga graphite plate at sinuspinde sa itaas ng graphite crucible para sa paglaki ng kristal.
1.2 Pandikit:
Ang lagkit ng photoresist ay makabuluhang nakakaapekto sa pagkakapareho ng kapal ng pelikula. Sa parehong bilis ng pag-ikot, ang mas mababang lagkit ay nagreresulta sa mas manipis at mas pare-parehong mga malagkit na pelikula. Samakatuwid, ang isang low-viscosity photoresist ay pinili sa loob ng mga kinakailangan sa aplikasyon.
Sa panahon ng eksperimento, natagpuan na ang lagkit ng carbonizing adhesive ay nakakaapekto sa lakas ng pagbubuklod sa pagitan ng carbon film at ng wafer. Ang mataas na lagkit ay nagpapahirap sa paglalapat nang pantay-pantay gamit ang isang spin coater, habang ang mababang lagkit ay nagreresulta sa mahinang lakas ng pagbubuklod, na humahantong sa pag-crack ng carbon film sa mga kasunod na proseso ng pagbubuklod dahil sa adhesive flow at external pressure. Sa pamamagitan ng eksperimentong pananaliksik, ang lagkit ng carbonizing adhesive ay natukoy na 100 mPa·s, at ang bonding adhesive lagkit ay itinakda sa 25 mPa·s.
1.3 Working Vacuum:
Ang proseso ng paglikha ng carbon film sa SiC wafer ay nagsasangkot ng carbonizing ang adhesive layer sa ibabaw ng SiC wafer, na dapat gawin sa isang vacuum o argon-protected na kapaligiran. Ipinapakita ng mga pang-eksperimentong resulta na ang kapaligirang protektado ng argon ay mas nakakatulong sa paglikha ng carbon film kaysa sa isang mataas na kapaligirang vacuum. Kung ginagamit ang isang vacuum na kapaligiran, ang antas ng vacuum ay dapat na ≤1 Pa.
Ang proseso ng pagbubuklod ng SiC seed crystal ay nagsasangkot ng pagbubuklod ng SiC wafer sa graphite plate/graphite paper. Isinasaalang-alang ang erosive na epekto ng oxygen sa mga materyal na grapayt sa mataas na temperatura, ang prosesong ito ay kailangang isagawa sa ilalim ng mga kondisyon ng vacuum. Ang epekto ng iba't ibang antas ng vacuum sa malagkit na layer ay pinag-aralan. Ang mga pang-eksperimentong resulta ay ipinapakita sa Talahanayan 1. Makikita na sa ilalim ng mababang kondisyon ng vacuum, ang mga molekula ng oxygen sa hangin ay hindi ganap na naaalis, na humahantong sa hindi kumpletong mga layer ng malagkit. Kapag ang antas ng vacuum ay mas mababa sa 10 Pa, ang erosive na epekto ng mga molekula ng oxygen sa malagkit na layer ay makabuluhang nabawasan. Kapag ang antas ng vacuum ay mas mababa sa 1 Pa, ang erosive effect ay ganap na naaalis.
Oras ng post: Hun-11-2024