Proses Nyiapkeun Kristal Siki dina Pertumbuhan Kristal Tunggal SiC

Silikon karbida (SiC)bahan boga kaunggulan a bandgap lega, konduktivitas termal tinggi, kakuatan médan breakdown kritis tinggi, sarta laju drift éléktron jenuh tinggi, sahingga kacida ngajangjikeun dina widang manufaktur semikonduktor. SiC kristal tunggal umumna dihasilkeun ngaliwatan métode angkutan uap fisik (PVT). Léngkah-léngkah khusus tina metoda ieu ngalibatkeun nempatkeun bubuk SiC di handapeun crucible grafit sareng nempatkeun kristal cikal SiC di luhur crucible. Grafit étacrucibledipanaskeun nepi ka suhu sublimasi SiC, ngabalukarkeun bubuk SiC terurai jadi zat fase uap kayaning uap Si, Si2C, sarta SiC2. Dina pangaruh gradién suhu axial, zat ngejat ieu sublimate ka luhureun crucible jeung ngembun dina beungeut kristal cikal SiC, crystallizing kana SiC kristal tunggal.

Ayeuna, diaméter kristal siki dipaké dinaSiC pertumbuhan kristal tunggalkudu cocog diaméter kristal target. Salila tumuwuhna, kristal siki dipasang dina wadah siki di luhureun crucible ngagunakeun napel. Nanging, metode ieu pikeun ngalereskeun kristal siki tiasa nyababkeun masalah sapertos rongga dina lapisan napel kusabab faktor sapertos akurasi permukaan wadah siki sareng kaseragaman lapisan napel, anu tiasa nyababkeun cacad batal héksagonal. Ieu kaasup ngaronjatkeun flatness tina piring grafit, ngaronjatna uniformity tina ketebalan lapisan napel, sarta nambahkeun lapisan panyangga fléksibel. Sanajan usaha ieu, masih aya masalah jeung dénsitas lapisan napel, sarta aya résiko detachment kristal cikal. Ku nyoko kana métode beungkeutan nuwafermun kertas grafit jeung tumpang tindihna di luhureun crucible, dénsitas lapisan napel bisa ningkat, sarta detachment of wafer nu bisa dicegah.

1. Skéma Ékspérimén:
Wafer anu dianggo dina percobaan sayogi komersil6 inci N-tipe SiC wafers. Photoresist diterapkeun nganggo palapis spin. Adhesion kahontal ngagunakeun tungku panas-pencét siki dimekarkeun sorangan.

1.1 Skéma Fiksasi Kristal Biji:
Ayeuna, skéma adhesion kristal cikal SiC tiasa dibagi kana dua kategori: jinis napel sareng jinis gantung.

Skéma Tipe napel (Gambar 1): Ieu ngawengku beungkeutan nuwafer SiCka plat grafit kalayan lapisan kertas grafit salaku lapisan panyangga pikeun ngaleungitkeun sela antarawafer SiCjeung plat grafit. Dina produksi sabenerna, kakuatan beungkeutan antara kertas grafit jeung pelat grafit lemah, ngarah ka sering detachment kristal cikal salila prosés tumuwuh-suhu luhur, hasilna gagalna tumuwuh.

Skéma Tipe Suspénsi (Gambar 2): Biasana, pilem karbon anu padet didamel dina permukaan beungkeutan wafer SiC nganggo metode karbonisasi lem atanapi palapis. Thewafer SiCieu lajeng clamped antara dua pelat grafit sarta disimpen dina luhureun crucible grafit, mastikeun stabilitas bari pilem karbon ngajaga wafer nu. Sanajan kitu, nyieun pilem karbon ngaliwatan coating mahal tur teu cocog pikeun produksi industrial. Métode carbonization lem ngahasilkeun kualitas pilem karbon inconsistent, sahingga hésé pikeun ménta pilem karbon sampurna padet jeung adhesion kuat. Sajaba ti, clamping pelat grafit ngurangan aréa tumuwuhna éféktif tina wafer ku blocking bagian tina beungeut na.

Dumasar kana dua skéma di luhur, skéma napel sareng tumpang tindih anyar diajukeun (Gambar 3):

Film karbon anu kawilang padet didamel dina permukaan beungkeutan wafer SiC nganggo metode karbonisasi lem, mastikeun henteu aya bocor cahaya anu ageung dina katerangan.
Wafer SiC ditutupan ku pilem karbon dibeungkeut ku kertas grafit, sareng permukaan beungkeutan janten sisi pilem karbon. Lapisan napel kedah katingali seragam hideung dina cahaya.
Kertas grafit dijepit ku pelat grafit sareng digantungkeun di luhur crucible grafit pikeun kamekaran kristal.

1.2 napel:
Viskositas photoresist nyata mangaruhan uniformity ketebalan pilem. Dina laju spin anu sami, viskositas anu langkung handap nyababkeun film napel anu langkung ipis sareng seragam. Ku alatan éta, photoresist low-viskositas dipilih dina sarat aplikasi.

Salila percobaan, kapanggih yén viskositas napel carbonizing mangaruhan kakuatan beungkeutan antara pilem karbon jeung wafer nu. Viskositas tinggi ngajadikeun hésé nerapkeun seragam maké spin coater, sedengkeun viskositas low ngakibatkeun kakuatan beungkeutan lemah, ngarah ka retakan film karbon salila prosés beungkeutan saterusna alatan aliran napel jeung tekanan éksternal. Ngaliwatan panalungtikan ékspérimén, viskositas napel carbonizing ditangtukeun janten 100 mPa·s, sarta viskositas napel beungkeutan disetel ka 25 mPa·s.

1.3 Vakum Gawé:
Prosés nyieun pilem karbon dina wafer SiC ngalibatkeun carbonizing lapisan napel dina beungeut wafer SiC, nu kudu dipigawé dina vakum atawa lingkungan argon-ditangtayungan. Hasil ékspérimén nunjukkeun yén lingkungan anu ditangtayungan argon langkung kondusif pikeun nyiptakeun pilem karbon tibatan lingkungan vakum anu luhur. Upami lingkungan vakum dianggo, tingkat vakum kedah ≤1 Pa.

Prosés beungkeutan kristal cikal SiC ngalibatkeun beungkeutan wafer SiC kana piring grafit / kertas grafit. Mertimbangkeun pangaruh erosive oksigén dina bahan grafit dina suhu luhur, prosés ieu perlu dipigawé dina kaayaan vakum. Dampak tingkat vakum anu béda dina lapisan napel ditalungtik. Hasil eksperimen ditémbongkeun dina Table 1. Ieu bisa ditempo yén dina kaayaan vakum low, molekul oksigén dina hawa teu sagemblengna dipiceun, ngarah kana lapisan napel teu lengkep. Nalika tingkat vakum sahandapeun 10 Pa, pangaruh erosive molekul oksigén dina lapisan napel nyata ngurangan. Nalika tingkat vakum handap 1 Pa, pangaruh erosive sagemblengna ngaleungitkeun.