Proseso sa Pag-andam sa Binhi nga Kristal sa SiC Usa ka Kristal nga Pagtubo

Silicon carbide (SiC)Ang materyal adunay mga bentaha sa usa ka lapad nga bandgap, taas nga thermal conductivity, taas nga kritikal nga breakdown field strength, ug taas nga saturated electron drift velocity, nga naghimo niini nga maayo kaayo sa semiconductor manufacturing field. Ang mga single nga kristal sa SiC kasagarang gihimo pinaagi sa pamaagi sa physical vapor transport (PVT). Ang piho nga mga lakang niini nga pamaagi naglakip sa pagbutang sa SiC powder sa ubos sa usa ka graphite crucible ug pagbutang sa usa ka SiC seed crystal sa ibabaw sa crucible. Ang graphitetunawan sa tubiggipainit sa sublimation nga temperatura sa SiC, hinungdan nga ang SiC powder madugta ngadto sa vapor phase substances sama sa Si vapor, Si2C, ug SiC2. Ubos sa impluwensya sa gradient sa temperatura sa axial, kini nga mga alisngaw nga mga substansiya nag-sublimate sa ibabaw sa crucible ug nag-condense sa nawong sa kristal nga binhi sa SiC, nga nag-kristal sa mga single nga kristal sa SiC.

Sa pagkakaron, ang diametro sa liso nga kristal nga gigamit saSiC usa ka kristal nga pagtubokinahanglan nga motakdo sa target nga kristal diametro. Sa panahon sa pagtubo, ang liso nga kristal gibutang sa liso nga naghupot sa ibabaw sa crucible gamit ang adhesive. Bisan pa, kini nga pamaagi sa pag-ayo sa kristal nga binhi mahimong mosangpot sa mga isyu sama sa mga haw-ang sa adhesive layer tungod sa mga hinungdan sama sa katukma sa nawong sa nagkupot sa binhi ug ang pagkaparehas sa adhesive coating, nga mahimong moresulta sa hexagonal void defects. Kini naglakip sa pagpalambo sa patag sa graphite plate, pagdugang sa pagkaparehas sa adhesive layer gibag-on, ug pagdugang sa usa ka flexible buffer layer. Bisan pa niini nga mga paningkamot, aduna gihapoy mga isyu sa densidad sa adhesive layer, ug adunay usa ka risgo sa binhi nga kristal detatsment. Pinaagi sa pagsagop sa pamaagi sa pagbugkos saostiyasa graphite nga papel ug nagsapaw niini sa ibabaw sa crucible, ang densidad sa adhesive layer mahimong mapalambo, ug ang detatsment sa wafer mahimong mapugngan.

1. Eksperimental nga Scheme:
Ang mga wafer nga gigamit sa eksperimento anaa sa komersyo6-pulgada nga N-type nga SiC wafers. Ang Photoresist gigamit gamit ang usa ka spin coater. Ang adhesion makab-ot gamit ang usa ka self-developed seed hot-press furnace.

1.1 Seed Crystal Fixation Scheme:
Sa pagkakaron, ang SiC seed crystal adhesion schemes mahimong bahinon sa duha ka kategorya: adhesive type ug suspension type.

Adhesive Type Scheme (Figure 1): Naglakip kini sa pagbugkos saSiC waferngadto sa graphite plate nga adunay usa ka layer sa graphite nga papel isip buffer layer aron mawagtang ang mga kal-ang tali saSiC waferug ang graphite plate. Sa aktuwal nga produksyon, ang kalig-on sa bonding tali sa graphite nga papel ug sa graphite plate huyang, nga mosangpot ngadto sa kanunay nga seed crystal detatsment sa panahon sa taas nga temperatura nga proseso sa pagtubo, nga miresulta sa kapakyasan sa pagtubo.

Suspension Type Scheme (Figure 2): Kasagaran, usa ka dasok nga carbon film ang gihimo sa bonding surface sa SiC wafer gamit ang glue carbonization o coating method. AngSiC waferdayon i-clamp taliwala sa duha ka graphite plate ug ibutang sa ibabaw sa graphite crucible, pagsiguro sa kalig-on samtang ang carbon film manalipod sa wafer. Bisan pa, ang paghimo sa carbon film pinaagi sa coating mahal ug dili angay alang sa produksiyon sa industriya. Ang pamaagi sa carbonization sa glue naghatag dili managsama nga kalidad sa carbon film, nga nagpalisud sa pagkuha sa usa ka hingpit nga dasok nga carbon film nga adunay lig-on nga pagdikit. Dugang pa, ang pag-clamping sa mga graphite nga palid makapamenos sa epektibo nga pagtubo nga lugar sa wafer pinaagi sa pag-ali sa bahin sa nawong niini.

Base sa duha ka mga laraw sa ibabaw, usa ka bag-ong adhesive ug overlapping scheme ang gisugyot (Figure 3):

Usa ka medyo dasok nga carbon film ang gihimo sa bonding surface sa SiC wafer gamit ang glue carbonization method, nga nagsiguro nga walay dako nga light leakage ubos sa illumination.
Ang SiC wafer nga gitabonan sa carbon film gigapos sa graphite nga papel, nga ang bonding surface mao ang carbon film side. Ang adhesive layer kinahanglan nga makita nga parehas nga itom sa ilawom sa kahayag.
Ang graphite nga papel gi-clamp sa mga graphite plate ug gisuspinde sa ibabaw sa graphite crucible alang sa pagtubo sa kristal.

1.2 Papilit:
Ang viscosity sa photoresist mahinungdanon nga makaapekto sa pagkaparehas sa gibag-on sa pelikula. Sa parehas nga katulin sa pagtuyok, ang mas ubos nga viscosity moresulta sa mas nipis ug mas uniporme nga adhesive films. Busa, ang usa ka low-viscosity photoresist gipili sulod sa mga kinahanglanon sa aplikasyon.

Atol sa eksperimento, nakit-an nga ang viscosity sa carbonizing adhesive makaapekto sa kalig-on sa bonding tali sa carbon film ug sa wafer. Ang taas nga viscosity nagpalisud sa paggamit sa uniporme gamit ang usa ka spin coater, samtang ang ubos nga viscosity moresulta sa huyang nga kalig-on sa bonding, nga mosangpot sa carbon film cracking atol sa sunod nga mga proseso sa bonding tungod sa adhesive flow ug external pressure. Pinaagi sa eksperimento nga panukiduki, ang viscosity sa carbonizing adhesive determinado nga 100 mPa·s, ug ang bonding adhesive viscosity gibutang sa 25 mPa·s.

1.3 Nagtrabaho nga Vacuum:
Ang proseso sa paghimo sa carbon film sa SiC wafer naglakip sa carbonizing sa adhesive layer sa SiC wafer surface, nga kinahanglan nga ipahigayon sa usa ka vacuum o argon-protected nga palibot. Gipakita sa mga resulta sa eksperimento nga ang usa ka palibot nga giprotektahan sa argon mas maayo sa paghimo sa carbon film kaysa usa ka taas nga palibot nga vacuum. Kung gigamit ang usa ka haw-ang nga palibot, ang lebel sa haw-ang kinahanglan nga ≤1 Pa.

Ang proseso sa pagbugkos sa kristal nga binhi sa SiC naglakip sa pagbugkos sa SiC wafer sa graphite plate/graphite nga papel. Sa pagkonsiderar sa erosive nga epekto sa oksiheno sa mga materyales sa graphite sa taas nga temperatura, kini nga proseso kinahanglan nga ipahigayon ubos sa mga kondisyon sa vacuum. Gitun-an ang epekto sa lainlaing lebel sa vacuum sa adhesive layer. Ang mga resulta sa eksperimento gipakita sa Talaan 1. Makita nga ubos sa ubos nga mga kondisyon sa vacuum, ang mga molekula sa oksiheno sa hangin dili hingpit nga makuha, nga mosangpot sa dili kompleto nga mga lut-od sa adhesive. Kung ang lebel sa vacuum ubos sa 10 Pa, ang erosive nga epekto sa mga molekula sa oksiheno sa adhesive layer maminusan. Kung ang lebel sa vacuum ubos sa 1 Pa, ang erosive nga epekto hingpit nga mawagtang.