SiC सिंगल क्रिस्टल ग्रोथमा बीज क्रिस्टल तयारी प्रक्रिया

सिलिकन कार्बाइड (SiC)सामग्रीमा फराकिलो ब्यान्डग्याप, उच्च थर्मल चालकता, उच्च क्रिटिकल ब्रेकडाउन फिल्ड बल, र उच्च संतृप्त इलेक्ट्रोन ड्रिफ्ट वेगका फाइदाहरू छन्, जसले यसलाई अर्धचालक निर्माण क्षेत्रमा उच्च आशाजनक बनाउँछ। SiC एकल क्रिस्टल सामान्यतया भौतिक भाप परिवहन (PVT) विधि मार्फत उत्पादन गरिन्छ। यस विधिको विशिष्ट चरणहरूमा ग्रेफाइट क्रुसिबलको फेदमा SiC पाउडर राख्नु र क्रूसिबलको शीर्षमा SiC बीज क्रिस्टल राख्नु समावेश छ। ग्रेफाइटक्रूसिबलSiC को उच्चताको तापक्रममा तताइन्छ, जसले SiC पाउडरलाई Si vapor, Si2C, र SiC2 जस्ता वाष्प चरणका पदार्थहरूमा विघटन गर्छ। अक्षीय तापमान ढाँचाको प्रभाव अन्तर्गत, यी वाष्पीकृत पदार्थहरू क्रुसिबलको शीर्षमा उदात्त हुन्छन् र SiC बीज क्रिस्टलको सतहमा गाढा हुन्छन्, SiC एकल क्रिस्टलमा क्रिस्टलाइज हुन्छन्।

हाल, बीज क्रिस्टल को व्यास मा प्रयोग गरिन्छSiC एकल क्रिस्टल वृद्धिलक्ष्य क्रिस्टल व्यास मिलाउन आवश्यक छ। वृद्धिको समयमा, बीउ क्रिस्टललाई टाँसिएको प्रयोग गरेर क्रुसिबलको शीर्षमा बीउ होल्डरमा फिक्स गरिन्छ। जे होस्, बीउ क्रिस्टल फिक्स गर्ने यो विधिले बीउ धारकको सतहको शुद्धता र टाँसेको कोटिंगको एकरूपता जस्ता कारकहरूको कारण टाँसने तहमा शून्यता जस्ता समस्याहरू निम्त्याउन सक्छ, जसले हेक्सागोनल शून्य दोषहरू निम्त्याउन सक्छ। यसमा ग्रेफाइट प्लेटको समतलता सुधार गर्ने, टाँस्ने तहको मोटाईको एकरूपता बढाउने, र लचिलो बफर तह थप्ने समावेश छ। यी प्रयासहरूको बावजुद, त्यहाँ अझै पनि चिपकने तहको घनत्वमा समस्याहरू छन्, र त्यहाँ बीउ क्रिस्टल डिटेचमेन्टको जोखिम छ। बन्धन पद्धति अपनाएरवेफरग्रेफाइट पेपर र यसलाई क्रुसिबलको शीर्षमा ओभरल्याप गर्न, टाँस्ने तहको घनत्व सुधार गर्न सकिन्छ, र वेफरको अलगावलाई रोक्न सकिन्छ।

1. प्रयोगात्मक योजना:
प्रयोगमा प्रयोग गरिएका वेफरहरू व्यावसायिक रूपमा उपलब्ध छन्6 इन्च N-प्रकार SiC वेफर्स। फोटोरेसिस्ट स्पिन कोटर प्रयोग गरी लागू गरिन्छ। आसंजन एक स्व-विकसित बीउ हट-प्रेस भट्टी प्रयोग गरेर प्राप्त गरिन्छ।

१.१ बीज क्रिस्टल फिक्सेशन योजना:
हाल, SiC बीज क्रिस्टल आसंजन योजनाहरूलाई दुई कोटिहरूमा विभाजन गर्न सकिन्छ: टाँस्ने प्रकार र निलम्बन प्रकार।

टाँस्ने प्रकार योजना (चित्र 1): यसमा बन्धन समावेश छSiC वेफरग्रेफाइट प्लेटमा ग्रेफाइट पेपरको तहको रूपमा बफर तहको रूपमा बीचको अन्तर हटाउनSiC वेफरर ग्रेफाइट प्लेट। वास्तविक उत्पादनमा, ग्रेफाइट पेपर र ग्रेफाइट प्लेट बीचको बन्धन बल कमजोर हुन्छ, जसले उच्च-तापमान वृद्धि प्रक्रियाको क्रममा बारम्बार बीज क्रिस्टल डिटेचमेन्ट निम्त्याउँछ, परिणामस्वरूप वृद्धि विफल हुन्छ।

निलम्बन प्रकार योजना (चित्र 2): सामान्यतया, एक बाक्लो कार्बन फिल्म ग्लु कार्बोनाइजेशन वा कोटिंग विधिहरू प्रयोग गरेर SiC वेफरको बन्डिङ सतहमा सिर्जना गरिन्छ। दSiC वेफरत्यसपछि दुई ग्रेफाइट प्लेटहरू बीचमा क्ल्याम्प गरिन्छ र ग्रेफाइट क्रुसिबलको शीर्षमा राखिन्छ, स्थिरता सुनिश्चित गर्दै कार्बन फिल्मले वेफरलाई सुरक्षित गर्दछ। यद्यपि, कोटिंग मार्फत कार्बन फिल्म बनाउन महँगो छ र औद्योगिक उत्पादनको लागि उपयुक्त छैन। ग्लु कार्बोनाइजेशन विधिले असंगत कार्बन फिल्मको गुणस्तर उत्पन्न गर्छ, यसले बलियो आसंजनको साथ पूर्ण रूपमा घने कार्बन फिल्म प्राप्त गर्न गाह्रो बनाउँछ। थप रूपमा, ग्रेफाइट प्लेटहरू क्ल्याम्पिंगले यसको सतहको भाग रोकेर वेफरको प्रभावकारी वृद्धि क्षेत्र कम गर्दछ।

माथिका दुई योजनाहरूमा आधारित, नयाँ टाँस्ने र ओभरल्यापिङ योजना प्रस्तावित छ (चित्र 3):

ग्लु कार्बोनाइजेशन विधि प्रयोग गरेर SiC वेफरको बन्डिङ सतहमा अपेक्षाकृत बाक्लो कार्बन फिल्म सिर्जना गरिन्छ, रोशनी अन्तर्गत कुनै ठूलो प्रकाश चुहावट सुनिश्चित गर्दै।
कार्बन फिलिमले ढाकिएको SiC वेफर ग्रेफाइट पेपरमा बाँधिएको छ, बन्डिङ सतह कार्बन फिल्म साइड भएको छ। टाँस्ने तह प्रकाश मुनि समान रूपमा कालो देखिनु पर्छ।
ग्रेफाइट पेपर ग्रेफाइट प्लेटहरू द्वारा क्ल्याम्प गरिएको छ र क्रिस्टल वृद्धिको लागि ग्रेफाइट क्रूसिबल माथि निलम्बित छ।

1.2 चिपकने:
फोटोरेसिस्टको चिपचिपापनले फिल्म मोटाई एकरूपतालाई महत्त्वपूर्ण रूपमा असर गर्छ। एउटै स्पिन गतिमा, कम चिपचिपापनले पातलो र थप एकसमान टाँस्ने फिल्महरूमा परिणाम दिन्छ। तसर्थ, एक कम चिपचिपापन photoresist आवेदन आवश्यकताहरु भित्र छनोट गरिएको छ।

प्रयोगको क्रममा, यो फेला पर्‍यो कि कार्बनाइजिंग टाँसेको चिपचिपाहटले कार्बन फिल्म र वेफर बीचको बन्धन बललाई असर गर्छ। उच्च चिपचिपापनले स्पिन कोटर प्रयोग गरेर समान रूपमा लागू गर्न गाह्रो बनाउँछ, जबकि कम चिपचिपापनले कमजोर बन्धन बलमा परिणाम दिन्छ, जसले गर्दा टाँसिने प्रवाह र बाहिरी दबाबको कारणले पछिको बन्धन प्रक्रियाहरूमा कार्बन फिल्म क्र्याक हुन्छ। प्रयोगात्मक अनुसन्धान मार्फत, कार्बनाइजिंग टाँसने को चिपचिपापन 100 mPa·s हुन निर्धारण गरिएको थियो, र बन्धन चिपकने चिपचिपाहट 25 mPa·s मा सेट गरिएको थियो।

१.३ कार्य भ्याकुम:
SiC वेफरमा कार्बन फिलिम सिर्जना गर्ने प्रक्रियाले SiC वेफर सतहमा टाँसेको तहलाई कार्बनाइज गर्ने समावेश गर्दछ, जुन भ्याकुम वा आर्गन-सुरक्षित वातावरणमा प्रदर्शन गरिनु पर्छ। प्रायोगिक नतिजाहरूले देखाउँछन् कि आर्गन-सुरक्षित वातावरण उच्च वैक्यूम वातावरण भन्दा कार्बन फिल्म निर्माणको लागि अधिक अनुकूल छ। यदि भ्याकुम वातावरण प्रयोग गरिन्छ भने, भ्याकुम स्तर ≤1 Pa हुनुपर्छ।

SiC बीज क्रिस्टल बन्धन को प्रक्रिया ग्रेफाइट प्लेट / ग्रेफाइट पेपर मा SiC वेफर बन्धन समावेश छ। उच्च तापक्रममा ग्रेफाइट सामग्रीमा अक्सिजनको इरोसिभ प्रभावलाई ध्यानमा राख्दै, यो प्रक्रिया भ्याकुम अवस्थाहरूमा सञ्चालन गर्न आवश्यक छ। टाँस्ने तहमा विभिन्न भ्याकुम स्तरहरूको प्रभाव अध्ययन गरिएको थियो। प्रयोगात्मक नतिजाहरू तालिका 1 मा देखाइएको छ। यो देख्न सकिन्छ कि कम भ्याकुम अवस्थाहरूमा, हावामा अक्सिजन अणुहरू पूर्ण रूपमा हटाइएको छैन, जसले गर्दा अपूर्ण चिपकने तहहरू हुन्छन्। जब भ्याकुम स्तर 10 Pa भन्दा कम हुन्छ, चिपकने तहमा अक्सिजन अणुहरूको इरोसिभ प्रभाव उल्लेखनीय रूपमा कम हुन्छ। जब भ्याकुम स्तर 1 Pa भन्दा कम हुन्छ, इरोसिभ प्रभाव पूर्ण रूपमा हटाइन्छ।