Carburo di silicio (SiC)Il materiale presenta i vantaggi di un ampio intervallo di banda, un'elevata conduttività termica, un'elevata intensità del campo di rottura critica e un'elevata velocità di deriva degli elettroni saturi, che lo rendono altamente promettente nel campo della produzione di semiconduttori. I cristalli singoli SiC sono generalmente prodotti attraverso il metodo del trasporto fisico del vapore (PVT). I passaggi specifici di questo metodo prevedono il posizionamento della polvere di SiC sul fondo di un crogiolo di grafite e il posizionamento di un cristallo seme di SiC nella parte superiore del crogiolo. La grafitecrogioloviene riscaldato alla temperatura di sublimazione del SiC, provocando la decomposizione della polvere di SiC in sostanze in fase vapore come vapore di Si, Si2C e SiC2. Sotto l'influenza del gradiente assiale di temperatura, queste sostanze vaporizzate sublimano nella parte superiore del crogiolo e si condensano sulla superficie del cristallo seme di SiC, cristallizzando in cristalli singoli di SiC.
Attualmente, il diametro del cristallo seme utilizzato inCrescita del singolo cristallo SiCdeve corrispondere al diametro del cristallo target. Durante la crescita, il cristallo del seme viene fissato sul supporto del seme nella parte superiore del crogiolo mediante adesivo. Tuttavia, questo metodo di fissaggio del cristallo seme può portare a problemi come vuoti nello strato adesivo a causa di fattori quali la precisione della superficie del supporto seme e l'uniformità del rivestimento adesivo, che possono provocare difetti di vuoti esagonali. Questi includono il miglioramento della planarità della lastra di grafite, l'aumento dell'uniformità dello spessore dello strato adesivo e l'aggiunta di uno strato tampone flessibile. Nonostante questi sforzi, ci sono ancora problemi con la densità dello strato adesivo e c’è il rischio di distacco dei cristalli di semi. Adottando il metodo di incollaggio delwaferalla carta grafitata e sovrapponendola alla sommità del crogiolo, è possibile migliorare la densità dello strato adesivo e impedire il distacco del wafer.
1. Schema sperimentale:
I wafer utilizzati nell'esperimento sono disponibili in commercioWafer SiC di tipo N da 6 pollici. Il fotoresist viene applicato utilizzando uno spin coater. L'adesione si ottiene utilizzando un forno per pressatura a caldo dei semi sviluppato internamente.
1.1 Schema di fissazione del cristallo di seme:
Attualmente, gli schemi di adesione dei cristalli seme di SiC possono essere suddivisi in due categorie: tipo adesivo e tipo sospensione.
Schema del tipo di adesivo (Figura 1): comporta l'incollaggio diWafer SiCalla piastra di grafite con uno strato di carta grafitata come strato tampone per eliminare gli spazi tra iWafer SiCe la lastra di grafite. Nella produzione effettiva, la forza di legame tra la carta di grafite e la piastra di grafite è debole, portando a frequenti distacchi dei cristalli di seme durante il processo di crescita ad alta temperatura, con conseguente fallimento della crescita.
Schema del tipo di sospensione (Figura 2): in genere, sulla superficie di incollaggio del wafer SiC viene creata una densa pellicola di carbonio utilizzando metodi di carbonizzazione o rivestimento della colla. ILWafer SiCviene quindi bloccato tra due piastre di grafite e posizionato nella parte superiore del crogiolo di grafite, garantendo stabilità mentre la pellicola di carbonio protegge il wafer. Tuttavia, la creazione del film di carbonio tramite rivestimento è costosa e non adatta alla produzione industriale. Il metodo di carbonizzazione della colla produce una qualità della pellicola di carbonio incoerente, rendendo difficile ottenere una pellicola di carbonio perfettamente densa con forte adesione. Inoltre, il bloccaggio delle piastre di grafite riduce l'area di crescita effettiva del wafer bloccando parte della sua superficie.
Sulla base dei due schemi precedenti, viene proposto un nuovo schema adesivo e sovrapposto (Figura 3):
Sulla superficie di collegamento del wafer SiC viene creata una pellicola di carbonio relativamente densa utilizzando il metodo di carbonizzazione della colla, garantendo l'assenza di grandi perdite di luce sotto illuminazione.
Il wafer SiC ricoperto dalla pellicola di carbonio è legato alla carta di grafite, con la superficie di unione che è il lato della pellicola di carbonio. Lo strato adesivo dovrebbe apparire uniformemente nero alla luce.
La carta di grafite viene fissata tramite piastre di grafite e sospesa sopra il crogiolo di grafite per la crescita dei cristalli.
1.2 Adesivo:
La viscosità del fotoresist influisce in modo significativo sull'uniformità dello spessore del film. Alla stessa velocità di rotazione, una viscosità inferiore si traduce in pellicole adesive più sottili e uniformi. Pertanto, viene scelto un fotoresist a bassa viscosità entro i requisiti dell'applicazione.
Durante l'esperimento si è constatato che la viscosità dell'adesivo carbonizzante influisce sulla forza di adesione tra la pellicola di carbonio e il wafer. L'elevata viscosità rende difficile l'applicazione uniforme utilizzando un rivestimento a rotazione, mentre la bassa viscosità determina una debole forza di adesione, portando alla rottura della pellicola di carbonio durante i successivi processi di incollaggio a causa del flusso di adesivo e della pressione esterna. Attraverso la ricerca sperimentale, la viscosità dell'adesivo carbonizzante è stata determinata su 100 mPa·s e la viscosità dell'adesivo adesivo è stata impostata su 25 mPa·s.
1.3 Vuoto di lavoro:
Il processo di creazione della pellicola di carbonio sul wafer SiC prevede la carbonizzazione dello strato adesivo sulla superficie del wafer SiC, che deve essere eseguita in un ambiente protetto dal vuoto o dall'argon. I risultati sperimentali mostrano che un ambiente protetto dall’argon è più favorevole alla creazione di una pellicola di carbonio rispetto a un ambiente ad alto vuoto. Se viene utilizzato un ambiente sottovuoto, il livello di vuoto deve essere ≤1 Pa.
Il processo di incollaggio del cristallo seme di SiC prevede il legame del wafer di SiC alla lastra di grafite/carta di grafite. Considerando l'effetto erosivo dell'ossigeno sui materiali di grafite ad alte temperature, questo processo deve essere condotto in condizioni di vuoto. È stato studiato l'impatto dei diversi livelli di vuoto sullo strato adesivo. I risultati sperimentali sono mostrati nella Tabella 1. Si può vedere che in condizioni di basso vuoto, le molecole di ossigeno nell'aria non vengono completamente rimosse, portando a strati adesivi incompleti. Quando il livello di vuoto è inferiore a 10 Pa, l'effetto erosivo delle molecole di ossigeno sullo strato adesivo è notevolmente ridotto. Quando il livello di vuoto è inferiore a 1 Pa l'effetto erosivo è completamente eliminato.
Orario di pubblicazione: 11 giugno 2024