Carbură de siliciu (SiC)materialul are avantajele unui bandgap largi, conductivitate termică ridicată, intensitate ridicată a câmpului critic de defalcare și viteză mare de deplasare a electronilor saturati, ceea ce îl face foarte promițător în domeniul producției de semiconductori. Monocristalele de SiC sunt în general produse prin metoda transportului fizic al vaporilor (PVT). Etapele specifice ale acestei metode implică plasarea pulberii de SiC în partea de jos a creuzetului de grafit și plasarea unui cristal de semințe de SiC în partea de sus a creuzetului. Grafitulcreuzeteste încălzit la temperatura de sublimare a SiC, determinând descompunerea pulberii de SiC în substanțe în fază de vapori, cum ar fi vaporii de Si, Si2C și SiC2. Sub influența gradientului axial de temperatură, aceste substanțe vaporizate se sublimă până la vârful creuzetului și se condensează pe suprafața cristalului sămânță de SiC, cristalizând în monocristale de SiC.
În prezent, diametrul cristalului sămânță utilizat înCreșterea unui singur cristal de SiCtrebuie să se potrivească cu diametrul cristalului țintă. În timpul creșterii, cristalul de semințe este fixat pe suportul pentru semințe din partea superioară a creuzetului folosind adeziv. Cu toate acestea, această metodă de fixare a cristalului de semințe poate duce la probleme precum goluri în stratul adeziv din cauza unor factori precum precizia suprafeței suportului de semințe și uniformitatea învelișului adeziv, care poate duce la defecte de gol hexagonal. Acestea includ îmbunătățirea planeității plăcii de grafit, creșterea uniformității grosimii stratului de adeziv și adăugarea unui strat tampon flexibil. În ciuda acestor eforturi, există încă probleme cu densitatea stratului adeziv și există riscul desprinderii cristalelor de semințe. Prin adoptarea metodei de lipire anapolitanala hârtia grafit și suprapunerea acesteia în partea de sus a creuzetului, densitatea stratului adeziv poate fi îmbunătățită, iar desprinderea plachetei poate fi împiedicată.
1. Schema experimentală:
Napolitanele utilizate în experiment sunt disponibile comercialNapolitane SiC de tip N de 6 inci. Photoresist este aplicat cu ajutorul unui dispozitiv de acoperire prin rotație. Aderența se realizează folosind un cuptor de presare la cald pentru semințe autodezvoltat.
1.1 Schema de fixare a cristalului semințelor:
În prezent, schemele de aderență a cristalelor de semințe SiC pot fi împărțite în două categorii: tip adeziv și tip suspensie.
Schema tipului de adeziv (Figura 1): Aceasta implică lipireanapolitană SiCpe placa de grafit cu un strat de hârtie de grafit ca strat tampon pentru a elimina golurile dintrenapolitană SiCși placa de grafit. În producția reală, puterea de aderență între hârtia de grafit și placa de grafit este slabă, ceea ce duce la desprinderea frecventă a cristalelor de semințe în timpul procesului de creștere la temperatură înaltă, ceea ce duce la eșecul creșterii.
Schema tipului de suspensie (Figura 2): De obicei, o peliculă densă de carbon este creată pe suprafața de lipire a plachetei de SiC folosind metode de carbonizare sau acoperire cu lipici. Thenapolitană SiCeste apoi prins între două plăci de grafit și plasat în partea de sus a creuzetului de grafit, asigurând stabilitatea în timp ce filmul de carbon protejează napolitana. Cu toate acestea, crearea peliculei de carbon prin acoperire este costisitoare și nu este potrivită pentru producția industrială. Metoda de carbonizare cu lipici produce o calitate inconsistentă a peliculei de carbon, ceea ce face dificilă obținerea unui film de carbon perfect dens, cu aderență puternică. În plus, strângerea plăcilor de grafit reduce aria de creștere efectivă a plachetei prin blocarea unei părți a suprafeței acesteia.
Pe baza celor două scheme de mai sus, este propusă o nouă schemă de adeziv și suprapunere (Figura 3):
Un film de carbon relativ dens este creat pe suprafața de lipire a plachetei de SiC utilizând metoda de carbonizare a lipiciului, asigurând nicio scurgere mare de lumină sub iluminare.
Placa de SiC acoperită cu film de carbon este lipită de hârtie grafit, suprafața de lipire fiind partea filmului de carbon. Stratul adeziv trebuie să apară uniform negru la lumină.
Hârtia de grafit este prinsă de plăci de grafit și suspendată deasupra creuzetului de grafit pentru creșterea cristalelor.
1.2 Adeziv:
Vâscozitatea fotorezistului afectează în mod semnificativ uniformitatea grosimii filmului. La aceeași viteză de centrifugare, o viscozitate mai mică are ca rezultat pelicule adezive mai subțiri și mai uniforme. Prin urmare, un fotorezist cu vâscozitate scăzută este ales în cadrul cerințelor aplicației.
În timpul experimentului, s-a constatat că vâscozitatea adezivului de carbonizare afectează rezistența de legătură dintre filmul de carbon și napolitană. Vâscozitatea ridicată face dificilă aplicarea uniformă folosind un dispozitiv de acoperire prin rotație, în timp ce vâscozitatea scăzută are ca rezultat o rezistență slabă de lipire, ceea ce duce la crăparea peliculei de carbon în timpul proceselor de lipire ulterioare din cauza fluxului de adeziv și a presiunii externe. Prin cercetări experimentale, vâscozitatea adezivului de carbonizare a fost determinată a fi de 100 mPa·s, iar vâscozitatea adezivului de lipire a fost stabilită la 25 mPa·s.
1.3 Vacuum de lucru:
Procesul de creare a peliculei de carbon pe placheta de SiC presupune carbonizarea stratului adeziv de pe suprafața plachetei de SiC, care trebuie efectuată într-un mediu de vid sau protejat cu argon. Rezultatele experimentale arată că un mediu protejat cu argon este mai propice pentru crearea peliculei de carbon decât un mediu cu vid înalt. Dacă se utilizează un mediu cu vid, nivelul de vid ar trebui să fie ≤1 Pa.
Procesul de lipire a cristalului de sămânță de SiC implică lipirea plachetei de SiC pe placa de grafit/hârtia de grafit. Având în vedere efectul eroziv al oxigenului asupra materialelor din grafit la temperaturi ridicate, acest proces trebuie efectuat în condiții de vid. A fost studiat impactul diferitelor niveluri de vid asupra stratului adeziv. Rezultatele experimentale sunt prezentate în Tabelul 1. Se poate observa că în condiții de vid scăzut, moleculele de oxigen din aer nu sunt complet îndepărtate, ducând la straturi adezive incomplete. Când nivelul de vid este sub 10 Pa, efectul eroziv al moleculelor de oxigen asupra stratului adeziv este redus semnificativ. Când nivelul de vid este sub 1 Pa, efectul eroziv este complet eliminat.
Ora postării: 11-jun-2024