Silisiumkarbid (SiC)Materialet har fordelene med et bredt båndgap, høy varmeledningsevne, høy kritisk nedbrytningsfeltstyrke og høy mettet elektrondrifthastighet, noe som gjør det svært lovende innen halvlederproduksjon. SiC-enkeltkrystaller produseres vanligvis gjennom den fysiske damptransportmetoden (PVT). De spesifikke trinnene i denne metoden innebærer å plassere SiC-pulver i bunnen av en grafittdigel og plassere en SiC-frøkrystall på toppen av digelen. Grafittensmeltedigelvarmes opp til sublimeringstemperaturen til SiC, noe som får SiC-pulveret til å dekomponere til dampfasestoffer som Si-damp, Si2C og SiC2. Under påvirkning av den aksiale temperaturgradienten sublimerer disse fordampede stoffene til toppen av digelen og kondenserer på overflaten av SiC-frøkrystallen, og krystalliserer til SiC-enkeltkrystaller.
Foreløpig er diameteren på frøkrystallen som brukes iSiC enkeltkrystallvekstmå matche målkrystalldiameteren. Under vekst festes frøkrystallen på frøholderen på toppen av digelen ved hjelp av lim. Imidlertid kan denne metoden for å feste frøkrystallen føre til problemer som tomrom i klebelaget på grunn av faktorer som presisjonen til frøholderens overflate og jevnheten til limbelegget, noe som kan resultere i sekskantede hulromsdefekter. Disse inkluderer å forbedre flatheten til grafittplaten, øke jevnheten til limlagets tykkelse og legge til et fleksibelt bufferlag. Til tross for disse anstrengelsene er det fortsatt problemer med tettheten til klebemiddellaget, og det er fare for at frøkrystallene løsner. Ved å ta i bruk metoden for å bindeoblattil grafittpapir og overlapping av det på toppen av digelen, kan tettheten til klebemiddellaget forbedres, og løsgjøring av waferen kan forhindres.
1. Eksperimentell opplegg:
Skivene som ble brukt i eksperimentet er kommersielt tilgjengelige6-tommers N-type SiC-skiver. Fotoresist påføres med en spinnbelegger. Vedheft oppnås ved hjelp av en egenutviklet frø-varmpresseovn.
1.1 Frøkrystallfikseringsskjema:
Foreløpig kan SiC-frøkrystalladhesjonsskjemaene deles inn i to kategorier: limtype og suspensjonstype.
Limtypeskjema (Figur 1): Dette innebærer liming avSiC wafertil grafittplaten med et lag grafittpapir som bufferlag for å eliminere hull mellomSiC waferog grafittplaten. Ved faktisk produksjon er bindingsstyrken mellom grafittpapiret og grafittplaten svak, noe som fører til hyppig løsgjøring av frøkrystaller under høytemperaturvekstprosessen, noe som resulterer i vekstsvikt.
Suspensjonstypeskjema (figur 2): Vanligvis lages en tett karbonfilm på limoverflaten til SiC-platen ved bruk av limkarbonisering eller beleggingsmetoder. DeSiC waferklemmes deretter mellom to grafittplater og plasseres på toppen av grafittdigelen, noe som sikrer stabilitet mens karbonfilmen beskytter waferen. Å lage karbonfilmen gjennom belegg er imidlertid kostbart og ikke egnet for industriell produksjon. Limkarboniseringsmetoden gir inkonsekvent karbonfilmkvalitet, noe som gjør det vanskelig å oppnå en perfekt tett karbonfilm med sterk vedheft. I tillegg reduserer fastklemming av grafittplatene det effektive vekstområdet til waferen ved å blokkere deler av overflaten.
Basert på de to ovennevnte skjemaene foreslås et nytt lim og overlappende skjema (Figur 3):
En relativt tett karbonfilm dannes på limoverflaten til SiC-platen ved å bruke limkarboniseringsmetoden, noe som sikrer ingen stor lyslekkasje under belysning.
SiC-platen dekket med karbonfilmen er bundet til grafittpapir, med bindingsoverflaten som karbonfilmsiden. Limlaget skal virke jevnt svart under lys.
Grafittpapiret klemmes fast av grafittplater og henges over grafittdigelen for krystallvekst.
1.2 Lim:
Viskositeten til fotoresisten påvirker i betydelig grad jevnheten av filmtykkelsen. Ved samme sentrifugehastighet resulterer lavere viskositet i tynnere og mer jevne limfilmer. Derfor velges en fotoresist med lav viskositet innenfor applikasjonskravene.
Under forsøket ble det funnet at viskositeten til det karboniserende limet påvirker bindingsstyrken mellom karbonfilmen og waferen. Høy viskositet gjør det vanskelig å påføre jevnt med en spinnbelegger, mens lav viskositet resulterer i svak bindingsstyrke, noe som fører til karbonfilm sprekker under påfølgende bindingsprosesser på grunn av limflyt og eksternt trykk. Gjennom eksperimentell forskning ble viskositeten til det karboniserende limet bestemt til å være 100 mPa·s, og bindelimets viskositet ble satt til 25 mPa·s.
1.3 Arbeidsvakuum:
Prosessen med å lage karbonfilmen på SiC-waferen involverer karbonisering av klebemiddellaget på SiC-wafer-overflaten, som må utføres i et vakuum- eller argonbeskyttet miljø. Eksperimentelle resultater viser at et argon-beskyttet miljø er mer gunstig for dannelse av karbonfilm enn et miljø med høyt vakuum. Hvis et vakuummiljø brukes, bør vakuumnivået være ≤1 Pa.
Prosessen med å binde SiC-frøkrystallen innebærer å binde SiC-platen til grafittplaten/grafittpapiret. Tatt i betraktning den erosive effekten av oksygen på grafittmaterialer ved høye temperaturer, må denne prosessen utføres under vakuumforhold. Påvirkningen av ulike vakuumnivåer på limlaget ble studert. De eksperimentelle resultatene er vist i tabell 1. Det kan sees at under lavvakuumforhold fjernes ikke oksygenmolekylene i luften fullstendig, noe som fører til ufullstendige klebelag. Når vakuumnivået er under 10 Pa, reduseres den erosive effekten av oksygenmolekyler på klebelaget betydelig. Når vakuumnivået er under 1 Pa, er den erosive effekten fullstendig eliminert.
Innleggstid: Jun-11-2024