Silisyum karbür (SiC)Malzemenin geniş bant aralığı, yüksek termal iletkenlik, yüksek kritik kırılma alanı kuvveti ve yüksek doymuş elektron sürüklenme hızı gibi avantajları vardır ve bu da onu yarı iletken üretim alanında oldukça umut verici kılmaktadır. SiC tek kristalleri genellikle fiziksel buhar taşıma (PVT) yöntemiyle üretilir. Bu yöntemin spesifik adımları, SiC tozunun bir grafit potanın altına yerleştirilmesini ve bir SiC tohum kristalinin potanın tepesine yerleştirilmesini içerir. GrafitpotaSiC'nin süblimleşme sıcaklığına kadar ısıtılır ve SiC tozunun Si buharı, Si2C ve SiC2 gibi buhar fazındaki maddelere ayrışmasına neden olur. Eksenel sıcaklık gradyanının etkisi altında, bu buharlaşan maddeler potanın tepesine süblimleşir ve SiC tohum kristalinin yüzeyinde yoğunlaşarak SiC tek kristalleri halinde kristalleşir.
Şu anda kullanılan tohum kristalinin çapıSiC tek kristal büyümesihedef kristal çapına uyması gerekir. Büyüme sırasında tohum kristali, yapıştırıcı kullanılarak potanın üst kısmındaki tohum tutucuya sabitlenir. Bununla birlikte, tohum kristalini sabitlemeye yönelik bu yöntem, tohum tutucunun yüzeyinin hassasiyeti ve yapışkan kaplamanın tekdüzeliği gibi faktörler nedeniyle yapışkan katmanda boşluklar gibi sorunlara yol açabilir ve bu da altıgen boşluk kusurlarına neden olabilir. Bunlar, grafit plakanın düzlüğünün iyileştirilmesini, yapışkan katman kalınlığının tekdüzeliğinin arttırılmasını ve esnek bir tampon katmanının eklenmesini içerir. Bu çabalara rağmen hala yapışkan tabakanın yoğunluğuyla ilgili sorunlar var ve tohum kristalinin ayrılması riski var. Bağlama yöntemini benimseyerekgofretGrafit kağıda yapıştırılıp potanın tepesine bindirilerek yapışkan tabakanın yoğunluğu artırılabilir ve levhanın ayrılması önlenebilir.
1. Deneysel Şema:
Deneyde kullanılan gofretler ticari olarak temin edilebilir.6 inç N tipi SiC levhalar. Fotorezist bir döner kaplayıcı kullanılarak uygulanır. Yapışma, kendi geliştirdiğimiz tohum sıcak pres fırını kullanılarak elde edilir.
1.1 Tohum Kristal Sabitleme Şeması:
Şu anda SiC tohum kristali yapışma şemaları iki kategoriye ayrılabilir: yapışkan tipi ve süspansiyon tipi.
Yapışkan Tip Şeması (Şekil 1): Bu,SiC gofretarasındaki boşlukları ortadan kaldırmak için tampon tabakası olarak bir grafit kağıt tabakası ile grafit plakayaSiC gofretve grafit plaka. Gerçek üretimde, grafit kağıt ile grafit plaka arasındaki bağlanma kuvveti zayıftır, bu da yüksek sıcaklıktaki büyüme süreci sırasında tohum kristalinin sık sık ayrılmasına yol açarak büyümenin başarısız olmasına neden olur.
Süspansiyon Tipi Şeması (Şekil 2): Tipik olarak, SiC levhanın bağlanma yüzeyinde tutkal karbonizasyonu veya kaplama yöntemleri kullanılarak yoğun bir karbon filmi oluşturulur.SiC gofretdaha sonra iki grafit plaka arasına sıkıştırılır ve grafit potanın tepesine yerleştirilir, böylece karbon film levhayı korurken stabilite sağlanır. Ancak kaplama yoluyla karbon filmi oluşturmak maliyetlidir ve endüstriyel üretime uygun değildir. Tutkal karbonizasyon yöntemi tutarsız karbon film kalitesine neden olur, bu da güçlü yapışma özelliğine sahip mükemmel derecede yoğun bir karbon filmin elde edilmesini zorlaştırır. Ek olarak, grafit plakaların sıkıştırılması, yüzeyinin bir kısmını bloke ederek levhanın etkili büyüme alanını azaltır.
Yukarıdaki iki şemaya dayanarak yeni bir yapışkan ve örtüşen şema önerilmektedir (Şekil 3):
Tutkal karbonizasyon yöntemi kullanılarak SiC levhanın bağlanma yüzeyinde nispeten yoğun bir karbon filmi oluşturulur ve aydınlatma altında büyük bir ışık sızıntısının olmaması sağlanır.
Karbon film ile kaplanmış SiC levha, bağlanma yüzeyi karbon film tarafı olacak şekilde grafit kağıda bağlanır. Yapışkan tabaka ışık altında eşit şekilde siyah görünmelidir.
Grafit kağıdı, grafit plakalarla sıkıştırılır ve kristal büyümesi için grafit potanın üzerine asılır.
1.2 Yapıştırıcı:
Fotorezistin viskozitesi film kalınlığı tekdüzeliğini önemli ölçüde etkiler. Aynı dönüş hızında, daha düşük viskozite, daha ince ve daha düzgün yapışkan filmlerle sonuçlanır. Bu nedenle uygulama gereklilikleri kapsamında düşük viskoziteli bir fotorezist seçilir.
Deney sırasında, karbonlaştırıcı yapıştırıcının viskozitesinin, karbon film ile levha arasındaki bağlanma mukavemetini etkilediği bulunmuştur. Yüksek viskozite, döndürerek kaplayıcı kullanarak eşit şekilde uygulamayı zorlaştırırken, düşük viskozite, zayıf bağlanma kuvvetine neden olur ve yapışkan akışı ve dış basınç nedeniyle sonraki bağlama işlemleri sırasında karbon filmin çatlamasına yol açar. Deneysel araştırma yoluyla, karbonlaştırıcı yapıştırıcının viskozitesi 100 mPa·s olarak belirlendi ve birleştirme yapıştırıcısının viskozitesi 25 mPa·s'ye ayarlandı.
1.3 Çalışma Vakumu:
SiC levha üzerinde karbon filmi oluşturma işlemi, vakumlu veya argon korumalı bir ortamda gerçekleştirilmesi gereken SiC levha yüzeyindeki yapışkan tabakanın karbonize edilmesini içerir. Deneysel sonuçlar, argonla korunan bir ortamın, yüksek vakumlu bir ortama kıyasla karbon filmi oluşturmaya daha elverişli olduğunu göstermektedir. Vakum ortamı kullanılıyorsa vakum seviyesi ≤1 Pa olmalıdır.
SiC tohum kristalini bağlama işlemi, SiC yongasını grafit plakaya/grafit kağıdına bağlamayı içerir. Yüksek sıcaklıklarda oksijenin grafit malzemeler üzerinde aşındırıcı etkisi göz önüne alındığında bu işlemin vakum koşullarında yapılması gerekmektedir. Farklı vakum seviyelerinin yapışkan katman üzerindeki etkisi araştırıldı. Deney sonuçları Tablo 1'de gösterilmektedir. Düşük vakum koşulları altında havadaki oksijen moleküllerinin tamamen uzaklaştırılmadığı ve bu durumun eksik yapışkan katmanlara yol açtığı görülebilir. Vakum seviyesi 10 Pa'nın altına düştüğünde oksijen moleküllerinin yapışkan tabaka üzerindeki aşındırıcı etkisi önemli ölçüde azalır. Vakum seviyesi 1 Pa'nın altına düştüğünde aşındırıcı etki tamamen ortadan kalkar.
Gönderim zamanı: Haz-11-2024