SiC තනි ස්ඵටික වර්ධනයේ බීජ ස්ඵටික සකස් කිරීමේ ක්රියාවලිය

සිලිකන් කාබයිඩ් (SiC)ද්‍රව්‍යයට පුළුල් කලාප පරතරයක්, ඉහළ තාප සන්නායකතාවක්, ඉහළ විවේචනාත්මක බිඳවැටීමේ ක්ෂේත්‍ර ශක්තියක් සහ ඉහළ සන්තෘප්ත ඉලෙක්ට්‍රෝන ප්ලාවිත ප්‍රවේගයක් වැනි වාසි ඇත, එය අර්ධ සන්නායක නිෂ්පාදන ක්ෂේත්‍රයේ ඉහළ ප්‍රසාදයක් ලබා දෙයි. SiC තනි ස්ඵටික සාමාන්යයෙන් භෞතික වාෂ්ප ප්රවාහනය (PVT) ක්රමය හරහා නිෂ්පාදනය කෙරේ. මෙම ක්‍රමයේ නිශ්චිත පියවරයන් වන්නේ ග්‍රැෆයිට් කූඩුවක පතුලේ SiC කුඩු තැබීම සහ ක්‍රූසිබල් මුදුනේ SiC බීජ ස්ඵටිකයක් තැබීමයි. මිනිරන්cruciableSiC හි sublimation උෂ්ණත්වයට රත් වන අතර, SiC කුඩු Si වාෂ්ප, Si2C සහ SiC2 වැනි වාෂ්ප අවධි ද්‍රව්‍ය බවට දිරාපත් වීමට හේතු වේ. අක්ෂීය උෂ්ණත්ව අනුක්‍රමයේ බලපෑම යටතේ, මෙම වාෂ්පීකරණය වූ ද්‍රව්‍ය කුරුසයේ මුදුනට උත්ප්‍රාප්ත වී SiC බීජ ස්ඵටිකයේ මතුපිට ඝනීභවනය වී SiC තනි ස්ඵටික බවට ස්ඵටික වේ.

දැනට, භාවිතා කරන බීජ ස්ඵටිකයේ විෂ්කම්භයSiC තනි ස්ඵටික වර්ධනයඉලක්ක ස්ඵටික විෂ්කම්භය සමග ගැලපීම අවශ්ය වේ. වර්ධනයේ දී, බීජ ස්ඵටිකයක් මැලියම් භාවිතයෙන් කබොල මුදුනේ බීජ රඳවනය මත සවි කර ඇත. කෙසේ වෙතත්, මෙම බීජ ස්ඵටික සවිකිරීමේ ක්‍රමය බීජ රඳවනයාගේ මතුපිට නිරවද්‍යතාවය සහ මැලියම් ආලේපනයේ ඒකාකාරිත්වය වැනි සාධක හේතුවෙන් මැලියම් ස්ථරයේ හිස් තැන් වැනි ගැටළු වලට තුඩු දිය හැකි අතර එමඟින් ෂඩාස්‍රාකාර හිස් දෝෂ ඇති විය හැක. ග්රැෆයිට් තහඩුවේ සමතලා බව වැඩිදියුණු කිරීම, ඇලවුම් ස්ථරයේ ඝනකමේ ඒකාකාරිත්වය වැඩි කිරීම සහ නම්යශීලී බෆර තට්ටුවක් එකතු කිරීම ඇතුළත් වේ. මෙම ප්රයත්නයන් තිබියදීත්, ඇලවුම් ස්ථරයේ ඝනත්වය පිළිබඳ ගැටළු තවමත් පවතින අතර, බීජ ස්ඵටික ඉවත් කිරීමේ අවදානම පවතී. බන්ධන ක්‍රමය අනුගමනය කිරීමෙන්වේෆර්ග්රැෆයිට් කඩදාසි කිරීමට සහ කූඩයේ මුදුනේ එය අතිච්ඡාදනය කිරීම, ඇලවුම් ස්ථරයේ ඝනත්වය වැඩි දියුණු කළ හැකි අතර, වේෆර් වෙන්වීම වැළැක්විය හැකිය.

1. පර්යේෂණාත්මක යෝජනා ක්රමය:
අත්හදා බැලීමේදී භාවිතා කරන ලද වේෆර් වාණිජමය වශයෙන් ලබා ගත හැකියඅඟල් 6 N-type SiC වේෆර්. Photoresist ස්පින් කෝටරයක් ​​භාවිතයෙන් යොදනු ලැබේ. ස්වයං-සංවර්ධිත බීජ උණුසුම් පීඩන උදුනක් භාවිතයෙන් ඇලවීම ලබා ගනී.

1.1 බීජ ස්ඵටික සවි කිරීමේ යෝජනා ක්රමය:
දැනට, SiC බීජ ස්ඵටික ඇලවුම් යෝජනා ක්රම කාණ්ඩ දෙකකට බෙදිය හැකිය: ඇලවුම් වර්ගය සහ අත්හිටුවීමේ වර්ගය.

ඇලවුම් වර්ග යෝජනා ක්රමය (රූපය 1): මෙය බන්ධනය කිරීම ඇතුළත් වේSiC වේෆර්අතර ඇති හිඩැස් ඉවත් කිරීම සඳහා බෆර් ස්ථරයක් ලෙස මිනිරන් කඩදාසි තට්ටුවක් සහිත මිනිරන් තහඩුවටSiC වේෆර්සහ මිනිරන් තහඩුව. සත්‍ය නිෂ්පාදනයේදී, මිනිරන් කඩදාසි සහ මිනිරන් තහඩුව අතර බන්ධන ශක්තිය දුර්වල වන අතර, ඉහළ උෂ්ණත්ව වර්ධන ක්‍රියාවලියේදී නිතර බීජ ස්ඵටික වෙන්වීමට තුඩු දෙන අතර, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස වර්ධනය අසාර්ථක වේ.

අත්හිටුවීමේ ආකාරයේ යෝජනා ක්රමය (රූපය 2): සාමාන්යයෙන්, මැලියම් කාබනීකරණය හෝ ආලේපන ක්රම භාවිතා කරමින් SiC වේෆරයේ බන්ධන පෘෂ්ඨය මත ඝන කාබන් චිත්රපටයක් නිර්මාණය කරයි. දSiC වේෆර්පසුව එය මිනිරන් තහඩු දෙකක් අතර තද කර මිනිරන් කූඩුවේ මුදුනේ තබා ඇති අතර කාබන් පටලය වේෆරය ආරක්ෂා කරන අතර ස්ථායීතාවය සහතික කරයි. කෙසේ වෙතත්, ආලේපනය හරහා කාබන් පටලය නිර්මාණය කිරීම මිල අධික වන අතර කාර්මික නිෂ්පාදනය සඳහා සුදුසු නොවේ. මැලියම් කාබනීකරණ ක්‍රමය මඟින් අනනුකූල කාබන් පටල ගුණාත්මක බවක් ලබා දෙන අතර, ශක්තිමත් ඇලීමක් සහිත පරිපූර්ණ ඝන කාබන් පටලයක් ලබා ගැනීමට අපහසු වේ. මීට අමතරව, මිනිරන් තහඩු තද කිරීම, එහි මතුපිට කොටසක් අවහිර කිරීමෙන් වේෆරයේ ඵලදායී වර්ධන ප්රදේශය අඩු කරයි.

ඉහත යෝජනා ක්‍රම දෙක මත පදනම්ව, නව ඇලවුම් සහ අතිච්ඡාදනය වන යෝජනා ක්‍රමයක් යෝජනා කෙරේ (රූපය 3):

SiC වේෆරයේ බන්ධන පෘෂ්ඨය මත සාපේක්ෂ ඝන කාබන් පටලයක් නිර්මාණය කර ඇත්තේ මැලියම් කාබන්කරණ ක්‍රමය භාවිතා කරමින්, ආලෝකය යටතේ විශාල ආලෝකයක් කාන්දු නොවන බව සහතික කරමිනි.
කාබන් පටලයෙන් ආවරණය කර ඇති SiC වේෆර් ග්‍රැෆයිට් කඩදාසිවලට බන්ධනය කර ඇති අතර බන්ධන පෘෂ්ඨය කාබන් පටල පැත්ත වේ. ඇලවුම් ස්ථරය ආලෝකය යටතේ ඒකාකාරව කළු පැහැයෙන් දිස්විය යුතුය.
ග්රැෆයිට් කඩදාසිය මිනිරන් තහඩු මගින් තද කර ඇති අතර ස්ඵටික වර්ධනය සඳහා මිනිරන් කූඩුවට ඉහලින් අත්හිටුවා ඇත.

1.2 මැලියම්:
photoresist හි viscosity සැලකිය යුතු ලෙස චිත්රපටය ඝනකම ඒකාකාරිත්වයට බලපායි. එම කැරකෙන වේගයේ දී, අඩු දුස්ස්රාවීතාවය තුනී සහ වඩාත් ඒකාකාර ඇලවුම් පටල ඇති කරයි. එබැවින්, යෙදුම් අවශ්‍යතා තුළ අඩු දුස්ස්‍රාවීතාවයෙන් යුත් ප්‍රභාකරනයක් තෝරා ගනු ලැබේ.

අත්හදා බැලීමේදී, කාබන් පටලය සහ වේෆර් අතර ඇති බන්ධන ශක්තියට කාබන්කරණ මැලියම්වල දුස්ස්රාවිතතාවය බලපාන බව සොයා ගන්නා ලදී. අධික දුස්ස්රාවීතාවය නිසා ස්පින් කෝටරයක් ​​භාවිතයෙන් ඒකාකාරව යෙදීම අපහසු වන අතර අඩු දුස්ස්රාවීතාවය දුර්වල බන්ධන ශක්තියක් ඇති කරයි, ඇලවුම් ප්‍රවාහය සහ බාහිර පීඩනය හේතුවෙන් පසුකාලීන බන්ධන ක්‍රියාවලීන්හිදී කාබන් පටල ඉරිතැලීමට තුඩු දෙයි. පර්යේෂණාත්මක පර්යේෂණ හරහා, කාබනීකරණ මැලියම්වල දුස්ස්රාවීතාවය 100 mPa·s ලෙස තීරණය කරන ලද අතර, බන්ධන ඇලවුම් දුස්ස්රාවිතතාවය 25 mPa·s ලෙස සකසා ඇත.

1.3 වැඩ කරන රික්තකය:
SiC වේෆරය මත කාබන් පටලය නිර්මාණය කිරීමේ ක්‍රියාවලියට SiC වේෆර් මතුපිට ඇති ඇලවුම් ස්ථරය කාබන්කරණය කිරීම ඇතුළත් වන අතර එය රික්තක හෝ ආගන්-ආරක්ෂිත පරිසරයක සිදු කළ යුතුය. පර්යේෂණාත්මක ප්‍රතිඵල පෙන්නුම් කරන්නේ අධික රික්ත පරිසරයකට වඩා ආගන් ආරක්‍ෂිත පරිසරයක් කාබන් පටල නිර්මාණයට හිතකර බවයි. රික්ත පරිසරයක් භාවිතා කරන්නේ නම්, රික්ත මට්ටම ≤1 Pa විය යුතුය.

SiC බීජ ස්ඵටික බන්ධන ක්‍රියාවලියට SiC වේෆරය ග්‍රැෆයිට් තහඩුව/මිනිරන් කඩදාසියට බැඳීම ඇතුළත් වේ. ඉහළ උෂ්ණත්වවලදී ග්රැෆයිට් ද්රව්ය මත ඔක්සිජන් වල ඛාදනය වන බලපෑම සැලකිල්ලට ගනිමින්, මෙම ක්රියාවලිය රික්ත තත්වයන් යටතේ සිදු කිරීම අවශ්ය වේ. ඇලවුම් ස්ථරය මත විවිධ රික්ත මට්ටම්වල බලපෑම අධ්යයනය කරන ලදී. පර්යේෂණාත්මක ප්‍රතිඵල වගුව 1 හි දක්වා ඇත. අඩු රික්ත තත්ත්ව යටතේ වාතයේ ඇති ඔක්සිජන් අණු සම්පූර්ණයෙන් ඉවත් නොවී අසම්පූර්ණ ඇලවුම් ස්ථරවලට තුඩු දෙන බව දැකිය හැක. රික්ත මට්ටම 10 Pa ට වඩා අඩු වන විට, ඇලවුම් ස්ථරය මත ඔක්සිජන් අණු වල ඛාදනය වීමේ බලපෑම සැලකිය යුතු ලෙස අඩු වේ. රික්ත මට්ටම 1 Pa ට වඩා අඩු වන විට, ඛාදනය වන බලපෑම සම්පූර්ණයෙන්ම ඉවත් කරනු ලැබේ.