Carburo de silicio (SiC)O material ten as vantaxes dunha ampla banda prohibida, alta condutividade térmica, alta intensidade de campo crítico de ruptura e alta velocidade de deriva de electróns saturados, polo que é moi prometedor no campo da fabricación de semicondutores. Os cristais sinxelos de SiC prodúcense xeralmente mediante o método de transporte físico de vapor (PVT). Os pasos específicos deste método consisten en colocar po de SiC na parte inferior dun crisol de grafito e colocar un cristal de semente de SiC na parte superior do crisol. O grafitocrisolquéntase á temperatura de sublimación do SiC, o que fai que o po de SiC se descompoña en substancias en fase de vapor como vapor de Si, Si2C e SiC2. Baixo a influencia do gradiente de temperatura axial, estas substancias vaporizadas subliman ata a parte superior do crisol e condénsanse na superficie do cristal semente de SiC, cristalizando en monocristais de SiC.
Actualmente, o diámetro do cristal de semente usado enCrecemento monocristal SiCdebe coincidir co diámetro do cristal obxectivo. Durante o crecemento, o cristal da semente fíxase no soporte da semente na parte superior do crisol mediante adhesivo. Non obstante, este método de fixación do cristal de semente pode provocar problemas como baleiros na capa adhesiva debido a factores como a precisión da superficie do soporte da semente e a uniformidade do revestimento adhesivo, o que pode producir defectos baleiros hexagonais. Estes inclúen mellorar a planitude da placa de grafito, aumentar a uniformidade do grosor da capa adhesiva e engadir unha capa tampón flexible. A pesar destes esforzos, aínda hai problemas coa densidade da capa adhesiva e existe o risco de desprenderse de cristal de semente. Ao adoptar o método de unión dohostiaao papel de grafito e superpoñéndoo na parte superior do crisol, pódese mellorar a densidade da capa adhesiva e evitar que se desprenda a oblea.
1. Esquema experimental:
As obleas utilizadas no experimento están dispoñibles no comercioObleas de SiC tipo N de 6 polgadas. Photoresist aplícase mediante un revestidor centrifugado. A adhesión conséguese mediante un forno de prensa en quente de sementes de desenvolvemento propio.
1.1 Esquema de fixación de cristal de semente:
Actualmente, os esquemas de adhesión de cristal de semente de SiC pódense dividir en dúas categorías: tipo de adhesivo e tipo de suspensión.
Esquema de tipo de adhesivo (Figura 1): implica a unión doOblea de SiCá placa de grafito cunha capa de papel de grafito como capa tampón para eliminar os espazos entre oOblea de SiCe a placa de grafito. Na produción real, a forza de unión entre o papel de grafito e a placa de grafito é débil, o que provoca un desprendimento frecuente de cristais de semente durante o proceso de crecemento a alta temperatura, o que provoca un fracaso do crecemento.
Esquema de tipo de suspensión (Figura 2): normalmente, créase unha película densa de carbono na superficie de unión da oblea de SiC mediante métodos de carbonización ou revestimento de cola. OOblea de SiCA continuación, fíxase entre dúas placas de grafito e colócase na parte superior do crisol de grafito, garantindo a estabilidade mentres a película de carbono protexe a oblea. Non obstante, crear a película de carbono a través do revestimento é custoso e non é adecuado para a produción industrial. O método de carbonización de cola produce unha calidade de película de carbono inconsistente, polo que é difícil obter unha película de carbono perfectamente densa cunha forte adhesión. Ademais, suxeitar as placas de grafito reduce a área de crecemento efectiva da oblea ao bloquear parte da súa superficie.
En base aos dous esquemas anteriores, proponse un novo esquema de adhesivo e superposición (Figura 3):
Na superficie de unión da oblea de SiC créase unha película de carbono relativamente densa mediante o método de carbonización de cola, garantindo que non se produzan grandes fugas de luz baixo a iluminación.
A oblea de SiC cuberta coa película de carbono está unida a papel de grafito, sendo a superficie de unión o lado da película de carbono. A capa adhesiva debe aparecer uniformemente negra baixo a luz.
O papel de grafito fíxase mediante placas de grafito e colócase sobre o crisol de grafito para o crecemento dos cristais.
1.2 Adhesivo:
A viscosidade do fotorresistente afecta significativamente a uniformidade do espesor da película. Á mesma velocidade de centrifugado, a menor viscosidade dá como resultado películas adhesivas máis finas e uniformes. Polo tanto, escóllese un fotorresistente de baixa viscosidade dentro dos requisitos da aplicación.
Durante o experimento, descubriuse que a viscosidade do adhesivo de carbonización afecta a forza de unión entre a película de carbono e a oblea. A alta viscosidade dificulta a aplicación uniforme mediante un revestidor por centrifugación, mentres que a baixa viscosidade dá lugar a unha débil forza de unión, o que provoca a rachadura da película de carbono durante os procesos de unión posteriores debido ao fluxo de adhesivo e á presión externa. Mediante investigacións experimentales, determinouse que a viscosidade do adhesivo de carbonización era de 100 mPa·s e a viscosidade do adhesivo de unión estableceuse en 25 mPa·s.
1.3 Baleiro de traballo:
O proceso de creación da película de carbono na oblea de SiC implica carbonizar a capa adhesiva na superficie da oblea de SiC, que debe realizarse nun ambiente protexido con argón ou baleiro. Os resultados experimentais mostran que un ambiente protexido con argón é máis propicio para a creación de película de carbono que un ambiente de alto baleiro. Se se usa un ambiente de baleiro, o nivel de baleiro debe ser ≤1 Pa.
O proceso de unión do cristal de semente de SiC implica unir a oblea de SiC á placa de grafito/papel de grafito. Tendo en conta o efecto erosivo do osíxeno sobre os materiais de grafito a altas temperaturas, este proceso debe realizarse en condicións de baleiro. Estudou o impacto dos diferentes niveis de baleiro sobre a capa adhesiva. Os resultados experimentais móstranse na Táboa 1. Pódese ver que en condicións de baixo baleiro, as moléculas de osíxeno do aire non se eliminan por completo, o que leva a capas adhesivas incompletas. Cando o nivel de baleiro é inferior a 10 Pa, o efecto erosivo das moléculas de osíxeno sobre a capa adhesiva redúcese significativamente. Cando o nivel de baleiro é inferior a 1 Pa, o efecto erosivo é completamente eliminado.
Hora de publicación: 11-Xun-2024