Силицијум карбид (СиЦ)материјал има предности широког појаса, високе топлотне проводљивости, велике јачине критичног поља пробоја и велике брзине засићеног дрифта електрона, што га чини веома обећавајућим у области производње полупроводника. СиЦ монокристали се генерално производе методом физичког транспорта паре (ПВТ). Специфични кораци ове методе укључују стављање СиЦ праха на дно графитног лончића и постављање кристала СиЦ семена на врх лончића. Графитлончићсе загрева до температуре сублимације СиЦ, узрокујући да се прах СиЦ разлаже у супстанце у парној фази као што су Си пара, Си2Ц и СиЦ2. Под утицајем аксијалног температурног градијента, ове испарене супстанце сублимирају до врха лончића и кондензују се на површини ситан кристала, кристалишући у монокристале СиЦ.
Тренутно, пречник семена кристала који се користи уРаст монокристала СиЦтреба да одговара циљном пречнику кристала. Током раста, семенски кристал је фиксиран на држач семена на врху лончића помоћу лепка. Међутим, овај метод фиксирања кристала семена може довести до проблема као што су празнине у слоју лепка због фактора као што су прецизност површине држача семена и уједначеност лепљивог премаза, што може довести до хексагоналних шупљина. То укључује побољшање равности графитне плоче, повећање уједначености дебљине слоја лепка и додавање флексибилног пуферског слоја. Упркос овим напорима, и даље постоје проблеми са густином слоја лепка и постоји ризик од одвајања кристала семена. Усвајањем методе везивањаваферна графитни папир и преклапање на врху лончића, може се побољшати густина слоја лепка и спречити одвајање плочице.
1. Шема експеримента:
Облатне које се користе у експерименту су комерцијално доступне6-инчне СиЦ плочице Н-типа. Фоторезист се наноси помоћу центрифуге. Адхезија се постиже коришћењем саморазвијене пећи за вруће пресовање семена.
1.1 Шема фиксације кристала семена:
Тренутно, шеме адхезије кристала семена СиЦ могу се поделити у две категорије: тип лепка и тип суспензије.
Шема типа лепка (Слика 1): Ово укључује лепљењеСиЦ ваферна графитну плочу са слојем графитног папира као тампон слојем да елиминише празнине измеђуСиЦ вафери графитну плочу. У стварној производњи, чврстоћа везивања између графитног папира и графитне плоче је слаба, што доводи до честог одвајања кристала семена током процеса раста на високој температури, што резултира неуспехом раста.
Шема типа суспензије (Слика 2): Типично, густи угљенични филм се ствара на површини везивања СиЦ плочице коришћењем метода карбонизације лепка или облагања. ТхеСиЦ ваферсе затим стеже између две графитне плоче и поставља на врх графитног лончића, обезбеђујући стабилност док угљенични филм штити плочицу. Међутим, стварање угљеничног филма кроз премазивање је скупо и није погодно за индустријску производњу. Метода карбонизације лепка даје недоследан квалитет угљеничног филма, што отежава добијање савршено густог угљеничног филма са јаком адхезијом. Додатно, стезање графитних плоча смањује ефективну површину раста плочице блокирањем дела њене површине.
На основу горње две шеме, предложена је нова шема лепка и преклапања (Слика 3):
Релативно густ угљенични филм се ствара на површини везивања СиЦ плочице методом карбонизације лепка, чиме се обезбеђује да нема великог цурења светлости под осветљењем.
СиЦ плочица прекривена угљеничним филмом је везана за графитни папир, при чему је површина за везивање страна угљеничног филма. Адхезивни слој треба да изгледа једнолично црн под светлом.
Графитни папир је стегнут графитним плочама и суспендован изнад графитног лончића за раст кристала.
1.2 Лепак:
Вискозност фоторезиста значајно утиче на уједначеност дебљине филма. При истој брзини центрифуге, мањи вискозитет резултира тањим и уједначенијим лепљивим филмовима. Према томе, фоторезист ниске вискозности се бира у оквиру захтева примене.
Током експеримента је утврђено да вискозност карбонизирајућег лепка утиче на чврстоћу везивања између угљеничног филма и плочице. Висок вискозитет отежава равномерно наношење помоћу центрифугирног премаза, док низак вискозитет доводи до слабе чврстоће везивања, што доводи до пуцања угљеничног филма током наредних процеса везивања услед протока лепка и спољашњег притиска. Експерименталним истраживањем утврђено је да је вискозитет карбонизирајућег лепка 100 мПа·с, а вискозитет лепка за везивање на 25 мПа·с.
1.3 Радни вакуум:
Процес стварања угљеничног филма на СиЦ плочици укључује карбонизацију адхезивног слоја на површини СиЦ плочице, што се мора извести у вакууму или окружењу заштићеном аргоном. Експериментални резултати показују да окружење заштићено аргоном погодније ствара угљенични филм него окружење високог вакуума. Ако се користи вакуумско окружење, ниво вакуума треба да буде ≤1 Па.
Процес везивања СиЦ семена кристала укључује везивање СиЦ плочице на графитну плочу/графит папир. С обзиром на ерозивни ефекат кисеоника на графитне материјале при високим температурама, овај процес је потребно спровести у условима вакуума. Проучаван је утицај различитих нивоа вакуума на слој лепка. Експериментални резултати су приказани у табели 1. Може се видети да у условима ниског вакуума молекули кисеоника у ваздуху нису потпуно уклоњени, што доводи до непотпуних слојева лепка. Када је ниво вакуума испод 10 Па, ерозивни ефекат молекула кисеоника на слој лепка је значајно смањен. Када је ниво вакуума испод 1 Па, ерозивни ефекат се потпуно елиминише.
Време поста: 11.06.2024