Кремний карбиді (SiC)материалдың кең диапазондық, жоғары жылу өткізгіштік, жоғары сыни ыдырау өрісінің күші және қаныққан электрондардың жылжу жылдамдығының артықшылықтары бар, бұл оны жартылай өткізгіштерді өндіру саласында өте перспективалы етеді. SiC монокристалдары әдетте буларды физикалық тасымалдау (PVT) әдісі арқылы өндіріледі. Бұл әдістің нақты қадамдары графитті тигельдің түбіне SiC ұнтағын салуды және тигельдің жоғарғы жағына SiC тұқымдық кристалын қоюды қамтиды. ГрафиттигельSiC сублимация температурасына дейін қызады, бұл SiC ұнтағының Si буы, Si2C және SiC2 сияқты бу фазасындағы заттарға ыдырауын тудырады. Осьтік температура градиентінің әсерінен бұл буланған заттар тигельдің жоғарғы жағына сублимацияланады және SiC тұқымдық кристалының бетінде конденсацияланып, SiC монокристалдарына кристалданады.
Қазіргі уақытта тұқымдық кристалдың диаметрі қолданыладыSiC монокристалының өсуімақсатты кристалл диаметріне сәйкес келуі керек. Өсіру кезінде тұқымдық кристал желім арқылы тигельдің жоғарғы жағындағы тұқым ұстағышқа бекітіледі. Дегенмен, тұқым кристалын бекітудің бұл әдісі тұқым ұстаушы бетінің дәлдігі және жабысқақ жабынның біркелкілігі сияқты факторларға байланысты жабысқақ қабаттағы бос орындар сияқты мәселелерге әкелуі мүмкін, бұл алтыбұрышты бос ақауларға әкелуі мүмкін. Оларға графит пластинасының тегістігін жақсарту, жабысқақ қабат қалыңдығының біркелкілігін арттыру және икемді буфер қабатын қосу кіреді. Осы күш-жігерге қарамастан, жабысқақ қабаттың тығыздығына қатысты мәселелер әлі де бар және тұқымдық кристалдардың ажырау қаупі бар. Байланыстыру әдісін қабылдау арқылывафлиграфиттік қағазға және оны тигельдің жоғарғы жағына қабаттастыруға, жабысқақ қабаттың тығыздығын жақсартуға және пластинаның ажырауын болдырмауға болады.
1. Эксперименттік схема:
Тәжірибеде қолданылатын пластиналар коммерциялық қол жетімді6 дюймдік N-типті SiC пластиналары. Фоторезист спинка көмегімен қолданылады. Адгезия өздігінен әзірленген тұқымды ыстық престеу пешінің көмегімен жүзеге асырылады.
1.1 Тұқымдық кристалды бекіту схемасы:
Қазіргі уақытта SiC тұқымдық кристалды адгезия схемаларын екі санатқа бөлуге болады: желім түрі және суспензия түрі.
Жабысқақ түрінің схемасы (1-сурет): Бұл жабыстыруды қамтидыSiC вафлиарасындағы бос орындарды жою үшін буферлік қабат ретінде графитті қағаз қабаты бар графит тақтасынаSiC вафлижәне графит тақтасы. Нақты өндірісте графит қағазы мен графит пластинасының арасындағы байланыс күші әлсіз, бұл жоғары температурада өсу процесінде тұқымның кристалдарының жиі ажырауына әкеледі, нәтижесінде өсу сәтсіз болады.
Суспензия түрінің схемасы (2-сурет): Әдетте, желімді карбонизациялау немесе жабу әдістерін қолдану арқылы SiC пластинкасының байланыстырушы бетінде тығыз көміртекті пленка жасалады. TheSiC вафлисодан кейін екі графит пластинасының арасына қысылады және графит тигельдің жоғарғы жағына орналастырылады, бұл көміртекті пленка пластинаны қорғайтын кезде тұрақтылықты қамтамасыз етеді. Дегенмен, жабын арқылы көміртекті пленканы жасау қымбатқа түседі және өнеркәсіптік өндіріске жарамайды. Желімді карбонизациялау әдісі сәйкес келмейтін көміртекті қабықша сапасын береді, бұл күшті адгезиясы бар тамаша тығыз көміртекті қабықшаны алуды қиындатады. Сонымен қатар, графит пластиналарын қысу оның бетінің бір бөлігін блоктау арқылы пластинаның тиімді өсу аймағын азайтады.
Жоғарыда аталған екі схеманың негізінде жаңа желім және қабаттасатын схема ұсынылады (3-сурет):
Жарықтандыру кезінде жарықтың үлкен ағып кетуін қамтамасыз ете отырып, желімді карбонизациялау әдісін қолдана отырып, SiC пластинаның байланыстырушы бетінде салыстырмалы түрде тығыз көміртекті пленка жасалады.
Көміртекті пленкамен жабылған SiC пластинасы графит қағазымен байланыстырылған, байланыстырушы беті көміртекті қабықша жағы болады. Жабысқақ қабат жарық астында біркелкі қара болып көрінуі керек.
Графит қағазы графит тақталарымен қысылып, кристалдың өсуі үшін графит тигельдің үстіне ілінген.
1.2 Желім:
Фоторезисттің тұтқырлығы пленка қалыңдығының біркелкілігіне айтарлықтай әсер етеді. Бірдей айналдыру жылдамдығында, төмен тұтқырлық жұқа және біркелкі жабысқақ пленкаларға әкеледі. Сондықтан тұтқырлығы төмен фоторезист қолдану талаптары шегінде таңдалады.
Тәжірибе барысында көміртекті желімнің тұтқырлығы көміртекті пленка мен вафли арасындағы байланыс беріктігіне әсер ететіні анықталды. Жоғары тұтқырлық спинерлік қаптаманы пайдаланып біркелкі жағуды қиындатады, ал төмен тұтқырлық әлсіреу беріктігін тудырады, бұл желім ағыны мен сыртқы қысымның әсерінен кейінгі байланыстыру процестері кезінде көміртекті қабықшаның жарылуына әкеледі. Тәжірибелік зерттеулер арқылы көміртекті желімнің тұтқырлығы 100 мПа·с, ал байланыстырушы желімнің тұтқырлығы 25 мПа·с деп белгіленді.
1.3 Жұмыс вакуумы:
SiC пластинасында көміртекті пленканы жасау процесі вакуумда немесе аргоннан қорғалған ортада орындалуы керек SiC пластинаның бетіндегі жабысқақ қабатты көміртендіруді қамтиды. Эксперимент нәтижелері аргонмен қорғалған ортаның жоғары вакуумды ортаға қарағанда көміртекті қабықшаның пайда болуына қолайлырақ екенін көрсетеді. Вакуумдық орта пайдаланылса, вакуум деңгейі ≤1 Па болуы керек.
SiC тұқымдық кристалын байланыстыру процесі SiC пластинасын графит тақтасына/графит қағазына байланыстыруды қамтиды. Жоғары температурада оттегінің графиттік материалдарға эрозиялық әсерін ескере отырып, бұл процесті вакуум жағдайында жүргізу қажет. Әртүрлі вакуумдық деңгейлердің жабысқақ қабатқа әсері зерттелді. Тәжірибе нәтижелері 1-кестеде көрсетілген. Төмен вакуум жағдайында ауадағы оттегі молекулалары толығымен жойылмағаны, жабысқақ қабаттардың толық болмауына әкелетінін көруге болады. Вакуум деңгейі 10 Па төмен болғанда, оттегі молекулаларының адгезиялық қабатқа эрозиялық әсері айтарлықтай төмендейді. Вакуум деңгейі 1 Па төмен болғанда эрозиялық әсер толығымен жойылады.
Жіберу уақыты: 11 маусым 2024 ж