SiC ýeke kristal ösüşinde tohum kristallaryny taýýarlamak prosesi

Silikon karbid (SiC)material giň geçirijilik, ýokary ýylylyk geçirijiligi, ýokary kritiki bölüniş meýdançasynyň güýji we ýokary doýgun elektron süýşme tizliginiň artykmaçlyklaryna eýe bolup, ýarymgeçiriji önümçilik pudagynda ýokary umyt döredýär. SiC ýeke kristallary, adatça, fiziki buglary daşamak (PVT) usuly bilen öndürilýär. Bu usulyň anyk ädimleri, grafitiň aşagyna SiC poroşokyny goýmagy we çüýşäniň ýokarsynda SiC tohum kristalyny goýmagy öz içine alýar. GrafitwajypSiC-iň sublimasiýa temperaturasyna gyzdyrylýar, SiC poroşokynyň Si bugy, Si2C we SiC2 ýaly bug fazaly maddalara çüýremegine sebäp bolýar. Okuň temperatura gradiýentiniň täsiri astynda bu buglanan maddalar, SiC tohum kristalynyň üstünde kristallaşýan, SiC tohum kristalynyň üstündäki iň möhüm we kondensatyň ýokarsyna çykýar.

Häzirki wagtda ulanylýan tohum kristalynyň diametriSiC ýeke kristal ösüşimaksatly kristal diametrine laýyk gelmelidir. Ösümlik döwründe tohum kristaly ýelimleýji ulanyp, iň ýokarsyndaky tohum saklaýjysyna berkidilýär. Şeýle-de bolsa, tohum kristalyny düzetmegiň bu usuly, tohum eýesiniň ýüzüniň takyklygy we altyburç boşlugyň kemçiliklerine sebäp bolup bilýän ýelim örtüginiň birmeňzeşligi ýaly faktorlar sebäpli ýelim gatlagyndaky boşluklar ýaly meselelere sebäp bolup biler. Bular grafit plastinkasynyň tekizligini gowulandyrmagy, ýelim gatlagyň galyňlygynyň birmeňzeşligini ýokarlandyrmagy we çeýe bufer gatlagyny goşmagy öz içine alýar. Bu tagallalara garamazdan, ýelim gatlagyň dykyzlygy bilen baglanyşykly meseleler bar we tohum kristallarynyň bölünip aýrylmagy töwekgelçiligi bar. Baglamak usulyny ulanmak bilenwaflikagyzy grafitlemek we iň möhüminiň üstünde bir-birine örtmek, ýelim gatlagyň dykyzlygy gowulaşyp, wafli bölünmeginiň öňüni alyp bolýar.

1. Synag shemasy:
Synagda ulanylýan wafli täjirçilik taýdan elýeterlidir6 dýuýmlyk N görnüşli SiC wafli. Fotorezist egriji palto ulanylýar. Hesapyşmak, öz-özünden ösen tohum gyzgyn peçiň kömegi bilen gazanylýar.

1.1 Tohum kristallaryny düzmek shemasy:
Häzirki wagtda SiC tohum kristal ýelimleýiş shemalaryny iki kategoriýa bölmek bolar: ýelim görnüşi we asma görnüşi.

Heselimleýiş görnüşiniň shemasy (1-nji surat): Bu baglanyşygy öz içine alýarSiC wafliarasyndaky boşluklary aradan aýyrmak üçin bufer gatlagy hökmünde grafit kagyzy gatlagy bolan grafit plastinkasynaSiC wafliwe grafit plastinka. Hakyky önümçilikde, grafit kagyzy bilen grafit plastinkasynyň arasyndaky baglanyşyk güýji gowşak bolup, ýokary temperaturaly ösüş döwründe ýygy-ýygydan tohum kristallarynyň bölünmegine sebäp bolýar we ösüşiň şowsuz bolmagyna sebäp bolýar.

Asma görnüşiniň shemasy (2-nji surat): Adatça, ýelim karbonizasiýa ýa-da örtük usullary ulanyp, SiC wafliniň baglanyşyk ýüzünde dykyz uglerod plyonkasy döredilýär. TheSiC waflisoň iki grafit plastinanyň arasynda gysylýar we grafitiň ýokarsynda ýerleşdirilýär, uglerod filmi wafli goraýarka durnuklylygy üpjün edýär. Şeýle-de bolsa, örtük arkaly uglerod filmini döretmek gaty gymmat we senagat önümçiligi üçin amatly däl. Ueelim karbonlaşdyrma usuly, uglerod filminiň hiline laýyk gelmeýär, güýçli ýelmeşip, gaty dykyz uglerod filmini almagy kynlaşdyrýar. Mundan başga-da, grafit plitalary gysmak, ýüzüniň bir bölegini ýapmak bilen wafliň täsirli ösüş meýdanyny azaldar.

Aboveokardaky iki shemanyň esasynda täze ýelimleýji we bir-biriniň üstünden düşýän shema teklip edilýär (3-nji surat):

SiC wafliniň baglanyşyk ýüzünde ýelim karbonizasiýa usuly bilen has dykyz uglerod filmi döredilýär, yşyklandyryş astynda uly ýagtylygyň syzmazlygyny üpjün edýär.
Uglerod plyonkasy bilen örtülen SiC wafli grafit kagyzy bilen baglanyşdyrylýar, baglanyşyk uglerod uglerod tarapydyr. Heselimleýji gatlak ýagtylygyň aşagynda birmeňzeş gara görünmeli.
Grafit kagyzy grafit plitalary bilen gysylýar we kristalyň ösmegi üçin möhüm bolan grafitiň üstünde asylýar.

1.2 ýelimleýji:
Fotorezistiň ýapyşygy filmiň galyňlygynyň birmeňzeşligine ep-esli derejede täsir edýär. Şol bir aýlaw tizliginde pes ýapyşyk has inçe we birmeňzeş ýelimleýji filmlere sebäp bolýar. Şol sebäpli, programma talaplarynyň çäginde pes ýapyşykly fotorezist saýlanýar.

Synag wagtynda karbonlaşdyryjy ýelimiň ýapyşygynyň uglerod plyonkasy bilen wafli arasyndaky baglanyşyk güýjüne täsir edýändigi anyklandy. Cokary ýapyşyk, egirme palto bilen birmeňzeş ulanmagy kynlaşdyrýar, pes ýapyşyk bolsa berk baglanyşyk güýjüni döredýär, ýelim akymy we daşarky basyş sebäpli soňraky baglanyşyk proseslerinde uglerod filminiň ýarylmagyna sebäp bolýar. Synag gözlegleriniň netijesinde, karbonlaşdyryjy ýelimiň ýapyşygy 100 mPa · s, birleşdiriji ýelim ýelimliligi 25 mPa · s diýip kesgitlenildi.

1.3 Iş boşlugy:
SiC wafli boýunça uglerod plýonkasyny döretmek prosesi, wakuum ýa-da argon bilen goralýan gurşawda ýerine ýetirilmeli SiC wafli ýüzündäki ýelim gatlagyny karbonlaşdyrmagy öz içine alýar. Synag netijeleri, argon bilen goralýan gurşawyň ýokary wakuum gurşawyna garanyňda uglerod filminiň döredilmegine has amatlydygyny görkezýär. Wakuum gurşawy ulanylsa, wakuum derejesi ≤1 Pa bolmaly.

SiC tohum kristalyny baglamak prosesi, SiC wafli grafit plastinka / grafit kagyzyna baglamagy öz içine alýar. Highokary temperaturada grafit materiallaryna kislorodyň eroziw täsirini göz öňünde tutup, bu proses wakuum şertlerinde geçirilmeli. Dürli wakuum derejeleriniň ýelim gatlagyna täsiri öwrenildi. Synag netijeleri 1-nji tablisada görkezilýär. Pes vakuum şertlerinde howadaky kislorod molekulalarynyň doly aýrylmaýandygyny, doly ýelmeýän gatlaklara sebäp bolýandygyny görmek bolýar. Wakuum derejesi 10 Pa-dan pes bolanda, kislorod molekulalarynyň ýelim gatlagyna eroziw täsiri ep-esli azalýar. Wakuum derejesi 1 Pa-dan pes bolsa, eroziw täsir doly ýok edilýär.