Carbur de silici (SiC)El material té els avantatges d'un ampli interval de banda, una alta conductivitat tèrmica, una gran intensitat de camp de ruptura crítica i una alta velocitat de deriva d'electrons saturats, cosa que el fa molt prometedor en el camp de la fabricació de semiconductors. Els cristalls simples de SiC es produeixen generalment mitjançant el mètode de transport físic de vapor (PVT). Els passos específics d'aquest mètode impliquen col·locar pols de SiC a la part inferior d'un gresol de grafit i col·locar un cristall de llavors de SiC a la part superior del gresol. El grafitgresols'escalfa a la temperatura de sublimació de SiC, fent que la pols de SiC es descomposi en substàncies en fase de vapor com ara vapor de Si, Si2C i SiC2. Sota la influència del gradient de temperatura axial, aquestes substàncies vaporitzades es sublimen a la part superior del gresol i es condensen a la superfície del cristall de llavors de SiC, cristal·litzant-se en cristalls únics de SiC.
Actualment, el diàmetre del cristall de llavors que s'utilitzaCreixement d'un sol cristall de SiCha de coincidir amb el diàmetre del cristall objectiu. Durant el creixement, el cristall de llavors es fixa al suport de llavors a la part superior del gresol mitjançant adhesiu. Tanmateix, aquest mètode de fixació del cristall de llavor pot provocar problemes com ara buits a la capa adhesiva a causa de factors com la precisió de la superfície del suport de la llavor i la uniformitat del recobriment adhesiu, que pot provocar defectes buits hexagonals. Aquests inclouen millorar la planitud de la placa de grafit, augmentar la uniformitat del gruix de la capa adhesiva i afegir una capa tampó flexible. Malgrat aquests esforços, encara hi ha problemes amb la densitat de la capa adhesiva i hi ha un risc de despreniment de cristall de llavors. En adoptar el mètode d'unió delhòstiaal paper de grafit i superposant-lo a la part superior del gresol, es pot millorar la densitat de la capa adhesiva i es pot evitar el despreniment de l'hòstia.
1. Esquema experimental:
Les hòsties utilitzades en l'experiment estan disponibles comercialmentHòsties de SiC tipus N de 6 polzades. El fotoresist s'aplica amb un recobridor giratori. L'adhesió s'aconsegueix mitjançant un forn de premsa en calent de llavors de desenvolupament propi.
1.1 Esquema de fixació del cristall de llavors:
Actualment, els esquemes d'adhesió de cristalls de llavors de SiC es poden dividir en dues categories: tipus adhesiu i tipus de suspensió.
Esquema de tipus adhesiu (Figura 1): Això implica unir elHòstia de SiCa la placa de grafit amb una capa de paper de grafit com a capa amortidor per eliminar els buits entre elHòstia de SiCi la placa de grafit. En la producció real, la força d'unió entre el paper de grafit i la placa de grafit és feble, provocant un despreniment freqüent de cristalls de llavors durant el procés de creixement a alta temperatura, donant lloc a un fracàs del creixement.
Esquema de tipus de suspensió (figura 2): normalment, es crea una pel·lícula densa de carboni a la superfície d'unió de l'hòstia de SiC mitjançant mètodes de carbonització o recobriment de cola. ElHòstia de SiCA continuació, es fixa entre dues plaques de grafit i es col·loca a la part superior del gresol de grafit, assegurant l'estabilitat mentre la pel·lícula de carboni protegeix l'hòstia. Tanmateix, crear la pel·lícula de carboni a través del recobriment és costós i no és adequat per a la producció industrial. El mètode de carbonització de cola produeix una qualitat de pel·lícula de carboni inconsistent, cosa que dificulta l'obtenció d'una pel·lícula de carboni perfectament densa amb una forta adherència. A més, subjectar les plaques de grafit redueix l'àrea de creixement efectiva de l'hòstia bloquejant part de la seva superfície.
A partir dels dos esquemes anteriors, es proposa un nou esquema d'adhesiu i superposició (Figura 3):
Es crea una pel·lícula de carboni relativament densa a la superfície d'unió de l'hòstia de SiC mitjançant el mètode de carbonització de cola, assegurant que no hi hagi grans fuites de llum sota il·luminació.
La hòstia de SiC coberta amb la pel·lícula de carboni s'uneix al paper de grafit, sent la superfície d'unió el costat de la pel·lícula de carboni. La capa adhesiva ha de semblar uniformement negra sota la llum.
El paper de grafit està subjectat per plaques de grafit i suspès per sobre del gresol de grafit per al creixement del cristall.
1.2 Adhesiu:
La viscositat del fotoresist afecta significativament la uniformitat del gruix de la pel·lícula. A la mateixa velocitat de centrifugació, una viscositat més baixa dóna lloc a pel·lícules adhesives més fines i uniformes. Per tant, s'escull un fotoresistent de baixa viscositat dins dels requisits de l'aplicació.
Durant l'experiment, es va trobar que la viscositat de l'adhesiu de carbonització afecta la força d'unió entre la pel·lícula de carboni i l'hòstia. L'alta viscositat fa que sigui difícil d'aplicar-se uniformement amb un recobridor giratori, mentre que la viscositat baixa produeix una força d'unió feble, que provoca l'esquerda de la pel·lícula de carboni durant els processos d'unió posteriors a causa del flux d'adhesiu i la pressió externa. Mitjançant investigacions experimentals, es va determinar que la viscositat de l'adhesiu de carbonització era de 100 mPa·s i la viscositat de l'adhesiu d'unió es va establir en 25 mPa·s.
1.3 Buit de treball:
El procés de creació de la pel·lícula de carboni a l'hòstia de SiC implica la carbonització de la capa adhesiva a la superfície de l'hòstia de SiC, que s'ha de realitzar en un entorn protegit per buit o argó. Els resultats experimentals mostren que un entorn protegit per argó és més propici per a la creació de pel·lícules de carboni que un entorn de buit elevat. Si s'utilitza un ambient de buit, el nivell de buit ha de ser ≤1 Pa.
El procés d'unió del cristall de llavors de SiC implica unir l'hòstia de SiC a la placa de grafit / paper de grafit. Tenint en compte l'efecte erosiu de l'oxigen sobre els materials de grafit a altes temperatures, aquest procés s'ha de dur a terme en condicions de buit. Es va estudiar l'impacte dels diferents nivells de buit sobre la capa adhesiva. Els resultats experimentals es mostren a la Taula 1. Es pot veure que en condicions de baix buit, les molècules d'oxigen de l'aire no s'eliminen completament, donant lloc a capes adhesives incompletes. Quan el nivell de buit és inferior a 10 Pa, l'efecte erosiu de les molècules d'oxigen a la capa adhesiva es redueix significativament. Quan el nivell de buit és inferior a 1 Pa, l'efecte erosiu s'elimina completament.
Hora de publicació: 11-juny-2024