Silikon karbida (SiC)bahan mempunyai kelebihan jurang jalur yang luas, kekonduksian haba yang tinggi, kekuatan medan pecahan kritikal yang tinggi, dan halaju hanyutan elektron tepu yang tinggi, menjadikannya sangat menjanjikan dalam bidang pembuatan semikonduktor. Kristal tunggal SiC biasanya dihasilkan melalui kaedah pengangkutan wap fizikal (PVT). Langkah-langkah khusus kaedah ini melibatkan meletakkan serbuk SiC di bahagian bawah mangkuk grafit dan meletakkan kristal biji SiC di bahagian atas mangkuk pijar. Grafit itumangkuk pijardipanaskan pada suhu pemejalwapan SiC, menyebabkan serbuk SiC terurai menjadi bahan fasa wap seperti wap Si, Si2C, dan SiC2. Di bawah pengaruh kecerunan suhu bersama paksi, bahan terwap ini menyublimkan ke bahagian atas pijar dan terpeluwap pada permukaan hablur benih SiC, menghablur menjadi hablur tunggal SiC.
Pada masa ini, diameter kristal benih yang digunakan dalamPertumbuhan kristal tunggal SiCperlu sepadan dengan diameter kristal sasaran. Semasa pertumbuhan, hablur benih dilekatkan pada pemegang benih di bahagian atas pijar menggunakan pelekat. Walau bagaimanapun, kaedah membetulkan hablur benih ini boleh membawa kepada isu seperti lompang dalam lapisan pelekat disebabkan oleh faktor seperti ketepatan permukaan pemegang benih dan keseragaman salutan pelekat, yang boleh mengakibatkan kecacatan lompang heksagon. Ini termasuk meningkatkan kerataan plat grafit, meningkatkan keseragaman ketebalan lapisan pelekat, dan menambah lapisan penimbal yang fleksibel. Walaupun usaha ini dilakukan, masih terdapat masalah dengan ketumpatan lapisan pelekat, dan terdapat risiko detasmen kristal benih. Dengan mengguna pakai kaedah ikatan yangwaferkepada kertas grafit dan bertindih di bahagian atas mangkuk pijar, ketumpatan lapisan pelekat boleh dipertingkatkan, dan detasmen wafer boleh dihalang.
1. Skim Eksperimen:
Wafer yang digunakan dalam eksperimen tersedia secara komersialWafer SiC jenis N 6 inci. Photoresist digunakan menggunakan pelapis putaran. Lekatan dicapai menggunakan relau penekan panas benih yang dibangunkan sendiri.
1.1 Skim Penetapan Kristal Benih:
Pada masa ini, skema lekatan kristal benih SiC boleh dibahagikan kepada dua kategori: jenis pelekat dan jenis ampaian.
Skim Jenis Pelekat (Rajah 1): Ini melibatkan ikatanwafer SiCke plat grafit dengan lapisan kertas grafit sebagai lapisan penampan untuk menghapuskan jurang antarawafer SiCdan plat grafit. Dalam pengeluaran sebenar, kekuatan ikatan antara kertas grafit dan plat grafit adalah lemah, yang membawa kepada detasmen kristal benih yang kerap semasa proses pertumbuhan suhu tinggi, mengakibatkan kegagalan pertumbuhan.
Skim Jenis Suspensi (Rajah 2): Biasanya, filem karbon padat dicipta pada permukaan ikatan wafer SiC menggunakan kaedah pengkarbonan gam atau salutan. Thewafer SiCkemudian diapit di antara dua plat grafit dan diletakkan di bahagian atas pijar grafit, memastikan kestabilan sementara filem karbon melindungi wafer. Walau bagaimanapun, mencipta filem karbon melalui salutan adalah mahal dan tidak sesuai untuk pengeluaran perindustrian. Kaedah pengkarbonan gam menghasilkan kualiti filem karbon yang tidak konsisten, menjadikannya sukar untuk mendapatkan filem karbon tumpat sempurna dengan lekatan yang kuat. Selain itu, mengapit plat grafit mengurangkan kawasan pertumbuhan berkesan wafer dengan menyekat bahagian permukaannya.
Berdasarkan dua skema di atas, skema pelekat dan pertindihan baharu dicadangkan (Rajah 3):
Filem karbon yang agak padat dicipta pada permukaan ikatan wafer SiC menggunakan kaedah pengkarbonan gam, memastikan tiada kebocoran cahaya yang besar di bawah pencahayaan.
Wafer SiC yang ditutup dengan filem karbon diikat pada kertas grafit, dengan permukaan ikatan adalah sisi filem karbon. Lapisan pelekat harus kelihatan hitam seragam di bawah cahaya.
Kertas grafit diapit oleh plat grafit dan digantung di atas mangkuk grafit untuk pertumbuhan kristal.
1.2 Pelekat:
Kelikatan photoresist memberi kesan ketara kepada keseragaman ketebalan filem. Pada kelajuan putaran yang sama, kelikatan yang lebih rendah menghasilkan filem pelekat yang lebih nipis dan lebih seragam. Oleh itu, photoresist berkelikatan rendah dipilih dalam keperluan aplikasi.
Semasa eksperimen, didapati bahawa kelikatan pelekat pengkarbonan mempengaruhi kekuatan ikatan antara filem karbon dan wafer. Kelikatan yang tinggi menjadikannya sukar untuk digunakan secara seragam menggunakan pelapis putaran, manakala kelikatan yang rendah menghasilkan kekuatan ikatan yang lemah, yang membawa kepada keretakan filem karbon semasa proses ikatan seterusnya disebabkan oleh aliran pelekat dan tekanan luaran. Melalui penyelidikan eksperimen, kelikatan pelekat pengkarbonan ditentukan sebagai 100 mPa·s, dan kelikatan pelekat ikatan ditetapkan kepada 25 mPa·s.
1.3 Vakum Berfungsi:
Proses mencipta filem karbon pada wafer SiC melibatkan pengkarbonan lapisan pelekat pada permukaan wafer SiC, yang mesti dilakukan dalam persekitaran vakum atau terlindung argon. Keputusan eksperimen menunjukkan bahawa persekitaran yang dilindungi argon adalah lebih kondusif untuk penciptaan filem karbon daripada persekitaran vakum yang tinggi. Jika persekitaran vakum digunakan, paras vakum hendaklah ≤1 Pa.
Proses pengikatan hablur benih SiC melibatkan ikatan wafer SiC pada plat grafit/kertas grafit. Memandangkan kesan hakisan oksigen pada bahan grafit pada suhu tinggi, proses ini perlu dijalankan di bawah keadaan vakum. Kesan tahap vakum yang berbeza pada lapisan pelekat telah dikaji. Keputusan eksperimen ditunjukkan dalam Jadual 1. Dapat dilihat bahawa di bawah keadaan vakum yang rendah, molekul oksigen di udara tidak dikeluarkan sepenuhnya, menyebabkan lapisan pelekat tidak lengkap. Apabila paras vakum di bawah 10 Pa, kesan hakisan molekul oksigen pada lapisan pelekat berkurangan dengan ketara. Apabila tahap vakum di bawah 1 Pa, kesan hakisan dihapuskan sepenuhnya.
Masa siaran: Jun-11-2024