Silikonkarbied (SiC)materiaal het die voordele van 'n wye bandgaping, hoë termiese geleidingsvermoë, hoë kritieke afbreekveldsterkte en hoë versadigde elektrondryfsnelheid, wat dit hoogs belowend maak in die halfgeleiervervaardigingsveld. SiC enkelkristalle word oor die algemeen geproduseer deur die fisiese dampvervoer (PVT) metode. Die spesifieke stappe van hierdie metode behels die plasing van SiC-poeier aan die onderkant van 'n grafietsmeltkroes en die plasing van 'n SiC-saadkristal aan die bokant van die smeltkroes. Die grafietsmeltkroesword verhit tot die sublimasietemperatuur van SiC, wat veroorsaak dat die SiC-poeier in dampfase-stowwe soos Si-damp, Si2C en SiC2 ontbind. Onder die invloed van die aksiale temperatuurgradiënt sublimeer hierdie verdampte stowwe na die bokant van die smeltkroes en kondenseer op die oppervlak van die SiC-saadkristal en kristalliseer in SiC-enkelkristalle.
Tans is die deursnee van die saadkristal wat gebruik word inSiC enkelkristal groeimoet ooreenstem met die teiken kristal deursnee. Tydens groei word die saadkristal met behulp van kleefmiddel op die saadhouer aan die bokant van die smeltkroes vasgemaak. Hierdie metode om die saadkristal vas te maak kan egter lei tot probleme soos leemtes in die kleeflaag as gevolg van faktore soos die akkuraatheid van die saadhouer se oppervlak en die eenvormigheid van die kleeflaag, wat kan lei tot seskantige leemte defekte. Dit sluit in die verbetering van die platheid van die grafietplaat, die verhoging van die eenvormigheid van die kleeflaagdikte en die byvoeging van 'n buigsame bufferlaag. Ten spyte van hierdie pogings, is daar steeds probleme met die digtheid van die kleeflaag, en daar is 'n risiko dat saadkristal losmaak. Deur die aanneming van die metode van binding van diewaferna grafietpapier en oorvleuel dit aan die bokant van die smeltkroes, kan die digtheid van die kleeflaag verbeter word, en die losmaak van die wafer kan voorkom word.
1. Eksperimentele skema:
Die wafers wat in die eksperiment gebruik is, is kommersieel beskikbaar6-duim N-tipe SiC-wafers. Fotoweerstand word met 'n spincoater aangewend. Adhesie word verkry met behulp van 'n selfontwikkelde saad-warmpers-oond.
1.1 Saadkristalfiksasieskema:
Tans kan die SiC-saadkristal-adhesieskemas in twee kategorieë verdeel word: kleefmiddeltipe en suspensietipe.
Kleeftipe skema (Figuur 1): Dit behels die binding van dieSiC waferna die grafietplaat met 'n laag grafietpapier as bufferlaag om gapings tussen die uit te skakelSiC waferen die grafietplaat. In werklike produksie is die bindingssterkte tussen die grafietpapier en die grafietplaat swak, wat lei tot gereelde saadkristallosmaak tydens die hoë-temperatuur groeiproses, wat lei tot groei mislukking.
Suspensie Tipe Skema (Figuur 2): Tipies word 'n digte koolstoffilm op die bindingsoppervlak van die SiC-wafer geskep deur gebruik te maak van gomkarbonisasie- of coatingmetodes. DieSiC waferword dan tussen twee grafietplate vasgeklem en aan die bokant van die grafietsmeltkroes geplaas, wat stabiliteit verseker terwyl die koolstoffilm die wafer beskerm. Die skep van die koolstoffilm deur middel van coating is egter duur en nie geskik vir industriële produksie nie. Die gom-karbonisasiemetode lewer inkonsekwente koolstoffilmkwaliteit, wat dit moeilik maak om 'n perfek digte koolstoffilm met sterk adhesie te verkry. Daarbenewens verminder die vasklem van die grafietplate die effektiewe groeiarea van die wafel deur 'n deel van sy oppervlak te blokkeer.
Gebaseer op die bogenoemde twee skemas, word 'n nuwe gom- en oorvleuelende skema voorgestel (Figuur 3):
'n Relatief digte koolstoffilm word op die bindingsoppervlak van die SiC-wafer geskep deur die gom-karbonisasiemetode te gebruik, wat geen groot liglekkasie onder beligting verseker nie.
Die SiC-wafel wat met die koolstoffilm bedek is, word aan grafietpapier gebind, met die bindingsoppervlak wat die koolstoffilmkant is. Die kleeflaag moet onder lig eenvormig swart lyk.
Die grafietpapier word deur grafietplate vasgeklem en bo die grafietkroes gehang vir kristalgroei.
1.2 Kleefmiddel:
Die viskositeit van die fotoresist beïnvloed die filmdikte eenvormigheid aansienlik. Met dieselfde spinspoed lei laer viskositeit tot dunner en meer eenvormige gomfilms. Daarom word 'n lae-viskositeit fotoresist binne die toepassingsvereistes gekies.
Tydens die eksperiment is gevind dat die viskositeit van die karboniserende gom die bindingssterkte tussen die koolstoffilm en die wafer beïnvloed. Hoë viskositeit maak dit moeilik om eenvormig aan te wend met behulp van 'n spincoater, terwyl lae viskositeit swak bindingsterkte tot gevolg het, wat lei tot koolstoffilmkraak tydens daaropvolgende bindingsprosesse as gevolg van gomvloei en eksterne druk. Deur eksperimentele navorsing is die viskositeit van die karboniserende gom bepaal as 100 mPa·s, en die bindende gomviskositeit is op 25 mPa·s gestel.
1.3 Werkende vakuum:
Die proses om die koolstoffilm op die SiC-wafer te skep, behels die karbonisering van die kleeflaag op die SiC-wafeloppervlak, wat in 'n vakuum- of argon-beskermde omgewing uitgevoer moet word. Eksperimentele resultate toon dat 'n argon-beskermde omgewing meer bevorderlik is vir koolstoffilmskepping as 'n hoë vakuum-omgewing. As 'n vakuumomgewing gebruik word, moet die vakuumvlak ≤1 Pa wees.
Die proses van binding van die SiC-saadkristal behels die binding van die SiC-wafer aan die grafietplaat/grafietpapier. Met inagneming van die erosiewe effek van suurstof op grafietmateriale by hoë temperature, moet hierdie proses onder vakuumtoestande uitgevoer word. Die impak van verskillende vakuumvlakke op die kleeflaag is bestudeer. Die eksperimentele resultate word in Tabel 1 getoon. Daar kan gesien word dat onder lae vakuumtoestande suurstofmolekules in die lug nie heeltemal verwyder word nie, wat lei tot onvolledige kleeflae. Wanneer die vakuumvlak onder 10 Pa is, word die erosie-effek van suurstofmolekules op die kleeflaag aansienlik verminder. Wanneer die vakuumvlak onder 1 Pa is, word die erosie-effek heeltemal uitgeskakel.
Postyd: Jun-11-2024