Kiselkarbid (SiC)Materialet har fördelarna med ett brett bandgap, hög värmeledningsförmåga, hög kritisk nedbrytningsfältstyrka och hög mättad elektrondrifthastighet, vilket gör det mycket lovande inom halvledartillverkning. SiC-enkristaller produceras i allmänhet genom den fysiska ångtransportmetoden (PVT). De specifika stegen i denna metod involverar att placera SiC-pulver i botten av en grafitdegel och placera en SiC-frökristall på toppen av degeln. Grafitendegelvärms till sublimeringstemperaturen för SiC, vilket gör att SiC-pulvret sönderdelas till ångfasämnen såsom Si-ånga, Si2C och SiC2. Under påverkan av den axiella temperaturgradienten sublimerar dessa förångade ämnen till toppen av degeln och kondenserar på ytan av SiC-frökristallen och kristalliserar till SiC-enkristaller.
För närvarande är diametern på frökristallen som används iSiC enkristalltillväxtmåste matcha målkristallens diameter. Under tillväxten fixeras frökristallen på fröhållaren i toppen av degeln med hjälp av lim. Denna metod för att fixera frökristallen kan dock leda till problem som hålrum i limskiktet på grund av faktorer som precisionen på fröhållarens yta och likformigheten hos den vidhäftande beläggningen, vilket kan resultera i hexagonala hålrumsdefekter. Dessa inkluderar att förbättra grafitplattans planhet, öka likformigheten hos limskiktets tjocklek och lägga till ett flexibelt buffertskikt. Trots dessa ansträngningar finns det fortfarande problem med limskiktets densitet, och det finns risk för att frökristaller lossnar. Genom att anta metoden för att bindaråntill grafitpapper och överlappning av det i toppen av degeln, kan densiteten hos det vidhäftande skiktet förbättras, och lösgörandet av skivan kan förhindras.
1. Experimentschema:
De wafers som användes i experimentet är kommersiellt tillgängliga6-tums N-typ SiC-skivor. Fotoresist appliceras med en spincoater. Vidhäftning uppnås med hjälp av en egenutvecklad frövarmpressugn.
1.1 Frökristallfixeringsschema:
För närvarande kan SiC-frökristallvidhäftningsscheman delas in i två kategorier: limtyp och suspensionstyp.
Limtypschema (Figur 1): Detta involverar limning avSiC wafertill grafitplattan med ett lager grafitpapper som buffertlager för att eliminera luckor mellanSiC waferoch grafitplattan. Vid faktisk produktion är bindningsstyrkan mellan grafitpapperet och grafitplattan svag, vilket leder till frekvent lösgöring av frökristaller under högtemperaturtillväxtprocessen, vilket resulterar i tillväxtfel.
Suspensionstypschema (Figur 2): Vanligtvis skapas en tät kolfilm på bindningsytan av SiC-skivan med hjälp av limförkolning eller beläggningsmetoder. DeSiC waferkläms sedan fast mellan två grafitplattor och placeras på toppen av grafitdegeln, vilket säkerställer stabilitet samtidigt som kolfilmen skyddar skivan. Att skapa kolfilmen genom beläggning är dock kostsamt och inte lämpligt för industriell produktion. Limförkolningsmetoden ger inkonsekvent kolfilmkvalitet, vilket gör det svårt att få en perfekt tät kolfilm med stark vidhäftning. Dessutom minskar klämning av grafitplattorna den effektiva tillväxtytan av wafern genom att blockera en del av dess yta.
Baserat på ovanstående två scheman föreslås ett nytt lim och överlappande schema (Figur 3):
En relativt tät kolfilm skapas på SiC-skivans bindningsyta med hjälp av limförkolningsmetoden, vilket säkerställer inget stort ljusläckage under belysning.
SiC-skivan täckt med kolfilmen är bunden till grafitpapper, varvid bindningsytan är kolfilmssidan. Det vidhäftande lagret ska se jämnt svart ut under ljus.
Grafitpapperet kläms fast med grafitplattor och hängs ovanför grafitdegeln för kristalltillväxt.
1.2 Lim:
Fotoresistens viskositet påverkar signifikant filmtjocklekens enhetlighet. Vid samma centrifugeringshastighet resulterar lägre viskositet i tunnare och mer enhetliga limfilmer. Därför väljs en lågviskös fotoresist inom tillämpningskraven.
Under experimentet fann man att viskositeten hos det karboniserande limmet påverkar bindningsstyrkan mellan kolfilmen och wafern. Hög viskositet gör det svårt att applicera jämnt med en spincoater, medan låg viskositet resulterar i svag bindningsstyrka, vilket leder till att kolfilmen spricker under efterföljande bindningsprocesser på grund av limflöde och externt tryck. Genom experimentell forskning bestämdes viskositeten för det karboniserande limmet till 100 mPa·s, och bindningslimmets viskositet sattes till 25 mPa·s.
1.3 Arbetsvakuum:
Processen att skapa kolfilmen på SiC-skivan involverar karbonisering av det vidhäftande skiktet på SiC-skivans yta, vilket måste utföras i en vakuum- eller argonskyddad miljö. Experimentella resultat visar att en argonskyddad miljö är mer gynnsam för att skapa kolfilm än en miljö med högt vakuum. Om en vakuummiljö används ska vakuumnivån vara ≤1 Pa.
Processen att binda SiC-frökristallen innebär att SiC-skivan binds till grafitplattan/grafitpapperet. Med tanke på den erosiva effekten av syre på grafitmaterial vid höga temperaturer, måste denna process utföras under vakuumförhållanden. Effekten av olika vakuumnivåer på limskiktet studerades. De experimentella resultaten visas i tabell 1. Det kan ses att under låga vakuumförhållanden avlägsnas inte syremolekyler i luften helt, vilket leder till ofullständiga limskikt. När vakuumnivån är under 10 Pa reduceras den erosiva effekten av syremolekyler på limskiktet avsevärt. När vakuumnivån är under 1 Pa elimineras den erosiva effekten helt.
Posttid: 2024-jun-11