silicijev karbid (SiC)Materijal ima prednosti širokog pojasnog pojasa, visoke toplinske vodljivosti, visoke kritične jakosti probojnog polja i velike brzine zasićenog drifta elektrona, što ga čini vrlo obećavajućim u polju proizvodnje poluvodiča. Monokristali SiC općenito se proizvode metodom fizičkog prijenosa pare (PVT). Specifični koraci ove metode uključuju stavljanje SiC praha na dno grafitnog lončića i stavljanje klica SiC kristala na vrh lončića. Grafitlončićse zagrijava do temperature sublimacije SiC, uzrokujući raspadanje SiC praha u tvari u fazi pare kao što su pare Si, Si2C i SiC2. Pod utjecajem aksijalnog temperaturnog gradijenta, ove isparene tvari sublimiraju do vrha lončića i kondenziraju se na površini klica SiC kristala, kristalizirajući u monokristale SiC.
Trenutno se promjer klica kristala koji se koristi uRast monokristala SiCmora odgovarati ciljanom promjeru kristala. Tijekom rasta, klica kristala se pomoću ljepila fiksira na držač klice na vrhu lončića. Međutim, ova metoda fiksiranja zametnog kristala može dovesti do problema kao što su šupljine u ljepljivom sloju zbog čimbenika kao što su preciznost površine držača zametka i ujednačenost ljepljivog premaza, što može rezultirati heksagonalnim prazninama. To uključuje poboljšanje ravnosti grafitne ploče, povećanje ujednačenosti debljine sloja ljepila i dodavanje fleksibilnog međusloja. Unatoč ovim naporima, još uvijek postoje problemi s gustoćom ljepljivog sloja i postoji rizik od odvajanja klica kristala. Usvajanjem metode lijepljenjanapolitankana grafitni papir i njegovo preklapanje na vrhu lončića, može se poboljšati gustoća ljepljivog sloja i spriječiti odvajanje pločice.
1. Eksperimentalna shema:
Vaferi korišteni u eksperimentu komercijalno su dostupni6-inčne SiC pločice N-tipa. Fotorezist se nanosi pomoću spin coatera. Prianjanje se postiže korištenjem peći za vruće prešanje sjemena koju smo sami razvili.
1.1 Shema fiksacije kristala klica:
Trenutno se sheme adhezije kristalnog klica SiC mogu podijeliti u dvije kategorije: tip ljepila i tip suspenzije.
Shema vrste ljepila (Slika 1): Ovo uključuje lijepljenjeSiC pločicana grafitnu ploču sa slojem grafitnog papira kao međuslojem za uklanjanje praznina izmeđuSiC pločicai grafitnu ploču. U stvarnoj proizvodnji, čvrstoća vezivanja između grafitnog papira i grafitne ploče je slaba, što dovodi do čestog odvajanja klice kristala tijekom procesa rasta na visokoj temperaturi, što rezultira neuspjehom rasta.
Shema tipa suspenzije (Slika 2): Tipično se stvara gusti ugljični film na veznoj površini SiC pločice korištenjem metoda karbonizacije ljepilom ili premazivanja. TheSiC pločicazatim se steže između dvije grafitne ploče i postavlja na vrh grafitnog lončića, osiguravajući stabilnost dok karbonski film štiti pločicu. Međutim, stvaranje ugljičnog filma premazivanjem je skupo i nije prikladno za industrijsku proizvodnju. Metoda karbonizacije ljepilom daje nedosljednu kvalitetu karbonskog filma, što otežava dobivanje savršeno gustog karbonskog filma sa jakim prianjanjem. Osim toga, stezanjem grafitnih ploča smanjuje se djelotvorno područje rasta pločice blokirajući dio njezine površine.
Na temelju gornje dvije sheme, predlaže se nova shema ljepila i preklapanja (slika 3):
Relativno gusti karbonski film stvara se na veznoj površini SiC pločice pomoću metode karbonizacije ljepilom, čime se osigurava da nema velikog curenja svjetlosti pod osvjetljenjem.
SiC pločica prekrivena karbonskim filmom lijepi se na grafitni papir, pri čemu je površina za lijepljenje strana karbonskog filma. Ljepljivi sloj trebao bi izgledati jednolično crn pod svjetlom.
Grafitni papir je stegnut grafitnim pločama i obješen iznad grafitnog lončića za rast kristala.
1.2 Ljepilo:
Viskoznost fotorezista značajno utječe na jednolikost debljine filma. Pri istoj brzini centrifuge, niža viskoznost rezultira tanjim i ujednačenijim slojevima ljepila. Stoga se odabire fotorezist niske viskoznosti u okviru zahtjeva primjene.
Tijekom eksperimenta utvrđeno je da viskoznost karbonizirajućeg ljepila utječe na čvrstoću veze između ugljičnog filma i pločice. Visoka viskoznost otežava ravnomjerno nanošenje pomoću centrifugalnog uređaja za nanošenje, dok niska viskoznost rezultira slabom snagom lijepljenja, što dovodi do pucanja karbonskog filma tijekom naknadnih procesa lijepljenja zbog protoka ljepila i vanjskog pritiska. Eksperimentalnim istraživanjem utvrđena je viskoznost karbonizirajućeg ljepila od 100 mPa·s, a viskoznost ljepila za lijepljenje postavljena je 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 okolini zaštićenoj argonom. Eksperimentalni rezultati pokazuju da je okolina zaštićena argonom pogodnija za stvaranje ugljičnog filma nego okolina visokog vakuuma. Ako se koristi vakuumsko okruženje, razina vakuuma treba biti ≤1 Pa.
Proces spajanja SiC kristala klice uključuje lijepljenje SiC pločice na grafitnu ploču/grafitni papir. S obzirom na erozivni učinak kisika na grafitne materijale pri visokim temperaturama, ovaj proces potrebno je provoditi u uvjetima vakuuma. Proučavao se utjecaj različitih razina vakuuma na ljepljivi sloj. Eksperimentalni rezultati prikazani su u tablici 1. Može se vidjeti da u uvjetima niskog vakuuma molekule kisika u zraku nisu potpuno uklonjene, što dovodi do nepotpunih ljepljivih slojeva. Kada je razina vakuuma ispod 10 Pa, erozivni učinak molekula kisika na ljepljivi sloj je značajno smanjen. Kada je razina vakuuma ispod 1 Pa, erozivni učinak je potpuno eliminiran.
Vrijeme objave: 11. lipnja 2024