Silicijum karbid (SiC)materijal ima prednosti širokog pojasa, visoke toplotne provodljivosti, velike jačine kritičnog polja proboja i velike brzine zasićenog drifta elektrona, što ga čini veoma obećavajućim u polju proizvodnje poluprovodnika. SiC monokristali se generalno proizvode metodom fizičkog transporta pare (PVT). Specifični koraci ove metode uključuju stavljanje SiC praha na dno grafitnog lončića i postavljanje kristala SiC sjemena na vrh lončića. Grafitcruciblese zagrije na temperaturu sublimacije SiC, uzrokujući da se prah SiC raspada u supstance u parnoj fazi kao što su Si para, Si2C i SiC2. Pod uticajem aksijalnog temperaturnog gradijenta, ove isparene supstance sublimiraju do vrha lončića i kondenzuju se na površini začetnog kristala SiC, kristališući u SiC monokristale.
Trenutno, prečnik sjemenskog kristala koji se koristi uRast monokristala SiCtreba da odgovara ciljnom prečniku kristala. Tokom rasta, sjemenski kristal se fiksira na držač sjemena na vrhu lončića pomoću ljepila. Međutim, ova metoda fiksiranja sjemenog kristala može dovesti do problema kao što su praznine u sloju ljepila zbog faktora kao što su preciznost površine držača sjemena i ujednačenost ljepljivog premaza, što može rezultirati heksagonalnim prazninama. To uključuje poboljšanje ravnosti grafitne ploče, povećanje ujednačenosti debljine sloja ljepila i dodavanje fleksibilnog puferskog sloja. Uprkos ovim naporima, još uvijek postoje problemi s gustinom sloja ljepila i postoji rizik od odvajanja kristala sjemena. Usvajanjem metode vezivanjawaferna grafitni papir i preklapanje na vrhu lončića, može se poboljšati gustina ljepljivog sloja i spriječiti odvajanje vafla.
1. Eksperimentalna šema:
Oblatne korištene u eksperimentu su komercijalno dostupne6-inčne SiC pločice N-tipa. Fotorezist se nanosi pomoću centrifuge. Adhezija se postiže pomoću peći za vruće presovanje sjemena koje je sama razvila.
1.1 Shema fiksacije kristala sjemena:
Trenutno, sheme adhezije SiC sjemena kristala mogu se podijeliti u dvije kategorije: tip ljepila i tip suspenzije.
Shema tipa ljepila (Slika 1): Ovo uključuje lijepljenjeSiC waferna grafitnu ploču sa slojem grafitnog papira kao tampon slojem za uklanjanje praznina izmeđuSiC waferi grafitnu ploču. U stvarnoj proizvodnji, čvrstoća vezivanja između grafitnog papira i grafitne ploče je slaba, što dovodi do čestog odvajanja kristala semena tokom procesa rasta na visokim temperaturama, što rezultira neuspehom rasta.
Shema tipa suspenzije (Slika 2): Tipično, gusti karbonski film se stvara na površini vezivanja SiC pločice korištenjem metoda karbonizacije ljepila ili oblaganja. TheSiC waferse zatim steže između dvije grafitne ploče i postavlja na vrh grafitnog lončića, osiguravajući stabilnost dok karbonski film štiti pločicu. Međutim, stvaranje karbonskog filma putem premaza je skupo i nije prikladno za industrijsku proizvodnju. Metoda karbonizacije ljepila daje nedosljedan kvalitet karbonskog filma, što otežava dobivanje savršeno gustog karbonskog filma sa jakom adhezijom. Dodatno, stezanje grafitnih ploča smanjuje efektivnu površinu rasta pločice blokiranjem dijela njene površine.
Na osnovu gornje dvije sheme, predložena je nova shema ljepila i preklapanja (slika 3):
Relativno gust karbonski film stvara se na površini vezivanja SiC pločice metodom karbonizacije ljepila, čime se osigurava da nema velikog curenja svjetlosti pod osvjetljenjem.
SiC pločica prekrivena karbonskim filmom zalijepljena je za grafitni papir, pri čemu je površina za spajanje strana karbonskog filma. Sloj ljepila bi trebao izgledati jednolično crn pod svjetlom.
Grafitni papir je stegnut grafitnim pločama i okačen iznad grafitnog lončića za rast kristala.
1.2 Ljepilo:
Viskoznost fotorezista značajno utiče na ujednačenost debljine filma. Pri istoj brzini centrifuge, niži viskozitet rezultira tanjim i ujednačenijim ljepljivim filmovima. Stoga je fotorezist niske viskoznosti odabran u okviru zahtjeva primjene.
Tijekom eksperimenta je utvrđeno da viskoznost karbonizirajućeg ljepila utječe na čvrstoću veze između karbonskog filma i pločice. Visoka viskoznost otežava ravnomjerno nanošenje pomoću centrifugirnog premaza, dok niska viskoznost rezultira slabom čvrstoćom vezivanja, što dovodi do pucanja karbonskog filma tokom naknadnih procesa vezivanja zbog protoka ljepila i vanjskog pritiska. Eksperimentalnim istraživanjem utvrđeno je da je viskoznost karbonizirajućeg ljepila 100 mPa·s, a viskoznost ljepila za vezivanje na 25 mPa·s.
1.3 Radni vakuum:
Proces stvaranja karbonskog filma na SiC pločici uključuje karbonizaciju ljepljivog sloja na površini SiC pločice, što se mora izvesti u vakuumu ili okruženju zaštićenom argonom. Eksperimentalni rezultati pokazuju da je okruženje zaštićeno argonom pogodnije za stvaranje ugljičnog filma nego okruženje visokog vakuuma. Ako se koristi vakuumsko okruženje, nivo vakuuma bi trebao biti ≤1 Pa.
Proces vezivanja SiC zasječnog kristala uključuje vezivanje SiC pločice na grafitnu ploču/grafit papir. S obzirom na erozivni efekat kiseonika na grafitne materijale pri visokim temperaturama, ovaj proces je potrebno sprovesti u uslovima vakuuma. Proučavan je uticaj različitih nivoa vakuuma na sloj lepka. Eksperimentalni rezultati prikazani su u Tabeli 1. Može se vidjeti da se u uvjetima niskog vakuuma molekuli kisika iz zraka ne uklanjaju u potpunosti, što dovodi do nepotpunih slojeva ljepila. Kada je nivo vakuuma ispod 10 Pa, erozivni efekat molekula kiseonika na sloj lepka je značajno smanjen. Kada je nivo vakuuma ispod 1 Pa, efekat erozije je potpuno eliminisan.
Vrijeme objave: Jun-11-2024