Silisium karbid (SiC)material geniş diapazon, yüksək istilik keçiriciliyi, yüksək kritik parçalanma sahəsi gücü və yüksək doymuş elektron sürüşmə sürətinin üstünlüklərinə malikdir və bu, onu yarımkeçiricilər istehsalı sahəsində yüksək perspektivli edir. SiC monokristalları ümumiyyətlə fiziki buxar nəqli (PVT) üsulu ilə istehsal olunur. Bu metodun spesifik addımları SiC tozunun qrafit tigenin dibinə yerləşdirilməsi və tigenin yuxarı hissəsində SiC toxum kristalının yerləşdirilməsidir. QrafitpotaSiC-nin sublimasiya temperaturuna qədər qızdırılır və SiC tozunun Si buxarı, Si2C və SiC2 kimi buxar fazası maddələrinə parçalanmasına səbəb olur. Eksenel temperatur qradiyentinin təsiri altında bu buxarlanmış maddələr tigelin yuxarı hissəsinə qədər sublimasiya olunur və SiC toxum kristalının səthində kondensasiya olunur və SiC monokristallarına kristallaşır.
Hal-hazırda toxum kristalının diametrində istifadə olunurSiC tək kristal artımıhədəf kristal diametrinə uyğun olmalıdır. Böyümə zamanı toxum kristalı yapışdırıcıdan istifadə edərək, tigenin yuxarı hissəsindəki toxum tutucuya bərkidilir. Bununla belə, toxum kristalının bərkidilməsinin bu üsulu, altıbucaqlı boşluq qüsurları ilə nəticələnə bilən toxum saxlayanın səthinin dəqiqliyi və yapışan örtüyün vahidliyi kimi amillərə görə yapışan təbəqədə boşluqlar kimi problemlərə səbəb ola bilər. Bunlara qrafit plitəsinin düzlüyünün yaxşılaşdırılması, yapışan təbəqənin qalınlığının vahidliyinin artırılması və çevik tampon qatının əlavə edilməsi daxildir. Bu səylərə baxmayaraq, hələ də yapışan təbəqənin sıxlığı ilə bağlı problemlər var və toxum kristallarının ayrılması riski var. Bağlama üsulunu mənimsəyərəkgofretqrafit kağızı və onu tigenin yuxarı hissəsində üst-üstə qoyaraq, yapışan təbəqənin sıxlığını yaxşılaşdırmaq və vaflinin qopmasının qarşısını almaq olar.
1. Eksperimental sxem:
Təcrübədə istifadə olunan vaflilər ticari olaraq mövcuddur6 düymlük N tipli SiC vafliləri. Fotorezist bir spin coater istifadə edərək tətbiq olunur. Yapışma özünü inkişaf etdirmiş toxum isti pres sobasından istifadə etməklə əldə edilir.
1.1 Toxum Kristal Fiksasiya Sxemi:
Hal-hazırda, SiC toxumunun kristal yapışma sxemlərini iki kateqoriyaya bölmək olar: yapışqan növü və asma növü.
Yapışqan Tip Sxem (Şəkil 1): Bu, yapışdırmağı əhatə edirSiC vaflisiqrafit plitə ilə bir təbəqə ilə qrafit kağızı arasında boşluqları aradan qaldırmaq üçün tampon təbəqəsi olaraqSiC vaflisivə qrafit lövhəsi. Faktiki istehsalda, qrafit kağızı ilə qrafit lövhəsi arasında bağlanma gücü zəifdir, bu da yüksək temperaturda böyümə prosesi zamanı toxum kristallarının tez-tez ayrılmasına səbəb olur və nəticədə böyümə uğursuz olur.
Süspansiyon Tipi Sxem (Şəkil 2): Tipik olaraq, yapışqan karbonlaşdırma və ya örtük üsullarından istifadə edərək SiC vaflisinin yapışdırıcı səthində sıx bir karbon filmi yaradılır. TheSiC vaflisidaha sonra iki qrafit plitə arasında sıxışdırılır və qrafit potasının yuxarı hissəsinə yerləşdirilir, karbon filmi vafli qoruyarkən sabitliyi təmin edir. Bununla belə, örtük vasitəsilə karbon filminin yaradılması baha başa gəlir və sənaye istehsalı üçün uyğun deyil. Yapışqan karbonlaşdırma üsulu uyğun olmayan karbon film keyfiyyəti verir və güclü yapışma ilə mükəmməl sıx bir karbon filmi əldə etməyi çətinləşdirir. Bundan əlavə, qrafit plitələrin sıxılması, səthinin bir hissəsini bloklamaqla vaflinin effektiv böyümə sahəsini azaldır.
Yuxarıdakı iki sxemə əsasən, yeni yapışqan və üst-üstə düşən sxem təklif olunur (Şəkil 3):
SiC vaflisinin yapışqan səthində yapışqan karbonlaşdırma üsulu ilə nisbətən sıx bir karbon filmi yaradılır və işıqlandırma altında böyük işıq sızması təmin edilir.
Karbon filmi ilə örtülmüş SiC vaflisi qrafit kağızına yapışdırılır, yapışdırıcı səth karbon film tərəfidir. Yapışqan təbəqə işıq altında bərabər qara görünməlidir.
Qrafit kağızı qrafit lövhələri ilə sıxışdırılır və kristal böyüməsi üçün qrafit potasının üstündə asılır.
1.2 Yapışqan:
Fotorezistin özlülüyü film qalınlığının vahidliyinə əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərir. Eyni fırlanma sürətində, daha aşağı özlülük daha incə və daha vahid yapışqan filmlərə səbəb olur. Buna görə tətbiq tələbləri çərçivəsində aşağı özlülüklü fotorezist seçilir.
Təcrübə zamanı müəyyən edilmişdir ki, karbonlaşdırıcı yapışqanın özlülüyü karbon filmi ilə vafli arasında bağlanma gücünə təsir göstərir. Yüksək özlülük fırlanan örtükdən istifadə etməklə bərabər şəkildə tətbiq etməyi çətinləşdirir, aşağı özlülük isə yapışqan axını və xarici təzyiq nəticəsində sonrakı yapışdırma prosesləri zamanı karbon filminin çatlamasına səbəb olan zəif yapışma gücü ilə nəticələnir. Eksperimental tədqiqatlar vasitəsilə karbonlaşdırıcı yapışdırıcının özlülüyü 100 mPa·s, yapışdırıcı yapışdırıcının özlülüyü isə 25 mPa·s müəyyən edilmişdir.
1.3 İşçi vakuum:
SiC vaflisində karbon filminin yaradılması prosesi vakuumda və ya arqondan qorunan mühitdə yerinə yetirilməli olan SiC vaflisinin səthində yapışan təbəqənin karbonlaşdırılmasını nəzərdə tutur. Eksperimental nəticələr göstərir ki, arqonla qorunan mühit yüksək vakuum mühitindən daha çox karbon filminin yaranması üçün əlverişlidir. Vakuum mühiti istifadə edilərsə, vakuum səviyyəsi ≤1 Pa olmalıdır.
SiC toxum kristalının bağlanması prosesi SiC vaflisinin qrafit plitə/qrafit kağızına bağlanmasını əhatə edir. Oksigenin yüksək temperaturda qrafit materiallarına eroziv təsirini nəzərə alaraq, bu prosesi vakuum şəraitində aparmaq lazımdır. Müxtəlif vakuum səviyyələrinin yapışan təbəqəyə təsiri öyrənilmişdir. Eksperimental nəticələr Cədvəl 1-də göstərilmişdir. Görünür ki, aşağı vakuum şəraitində havadakı oksigen molekulları tam olaraq çıxarılmır, bu da yapışqan təbəqələrin natamam olmasına gətirib çıxarır. Vakuum səviyyəsi 10 Pa-dan aşağı olduqda, oksigen molekullarının yapışqan təbəqəyə eroziv təsiri əhəmiyyətli dərəcədə azalır. Vakuum səviyyəsi 1 Pa-dan aşağı olduqda, eroziv təsir tamamilə aradan qaldırılır.
Göndərmə vaxtı: 11 iyun 2024-cü il