SiC ஒற்றை படிக வளர்ச்சியில் விதை படிக தயாரிப்பு செயல்முறை

சிலிக்கான் கார்பைடு (SiC)பொருள் ஒரு பரந்த பேண்ட்கேப், உயர் வெப்ப கடத்துத்திறன், உயர் சிக்கலான முறிவு புலம் வலிமை மற்றும் அதிக நிறைவுற்ற எலக்ட்ரான் சறுக்கல் வேகம் ஆகியவற்றின் நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது, இது குறைக்கடத்தி உற்பத்தி துறையில் மிகவும் நம்பிக்கைக்குரியது. SiC ஒற்றை படிகங்கள் பொதுவாக உடல் நீராவி போக்குவரத்து (PVT) முறை மூலம் உற்பத்தி செய்யப்படுகின்றன. இந்த முறையின் குறிப்பிட்ட படிகளில் SiC தூளை ஒரு கிராஃபைட் க்ரூசிபிளின் அடிப்பகுதியில் வைப்பதும் மற்றும் ஒரு SiC விதை படிகத்தை சிலுவையின் மேல் வைப்பதும் அடங்கும். கிராஃபைட்சிலுவைSiC இன் பதங்கமாதல் வெப்பநிலைக்கு வெப்பப்படுத்தப்படுகிறது, இதனால் SiC தூள் Si ஆவி, Si2C மற்றும் SiC2 போன்ற நீராவி கட்டப் பொருட்களாக சிதைகிறது. அச்சு வெப்பநிலை சாய்வின் செல்வாக்கின் கீழ், இந்த ஆவியாக்கப்பட்ட பொருட்கள் க்ரூசிபிளின் மேற்பகுதியில் பதங்கமடைகின்றன மற்றும் SiC விதை படிகத்தின் மேற்பரப்பில் ஒடுங்கி, SiC ஒற்றை படிகங்களாக படிகமாக்குகின்றன.

தற்போது, ​​விதை படிகத்தின் விட்டம் பயன்படுத்தப்படுகிறதுSiC ஒற்றை படிக வளர்ச்சிஇலக்கு படிக விட்டத்துடன் பொருந்த வேண்டும். வளர்ச்சியின் போது, ​​விதைப் படிகமானது பிசின் பயன்படுத்தி சிலுவையின் மேற்பகுதியில் உள்ள விதை வைத்திருப்பவரின் மீது பொருத்தப்படுகிறது. இருப்பினும், விதை படிகத்தை சரிசெய்யும் இந்த முறையானது, விதை வைத்திருப்பவரின் மேற்பரப்பின் துல்லியம் மற்றும் பிசின் பூச்சுகளின் சீரான தன்மை போன்ற காரணங்களால் பிசின் அடுக்கில் உள்ள வெற்றிடங்கள் போன்ற சிக்கல்களுக்கு வழிவகுக்கும், இது அறுகோண வெற்றிட குறைபாடுகளை ஏற்படுத்தும். கிராஃபைட் தட்டின் தட்டையான தன்மையை மேம்படுத்துதல், பிசின் அடுக்கு தடிமன் சீரான தன்மையை அதிகரிப்பது மற்றும் நெகிழ்வான தாங்கல் அடுக்கைச் சேர்ப்பது ஆகியவை இதில் அடங்கும். இந்த முயற்சிகள் இருந்தபோதிலும், பிசின் அடுக்கின் அடர்த்தியில் இன்னும் சிக்கல்கள் உள்ளன, மேலும் விதை படிகப் பற்றின்மை ஆபத்து உள்ளது. பிணைப்பு முறையைப் பின்பற்றுவதன் மூலம்செதில்கிராஃபைட் காகிதம் மற்றும் குரூசிபிள் மேல் அதை ஒன்றுடன் ஒன்று, பிசின் அடுக்கு அடர்த்தி மேம்படுத்த முடியும், மற்றும் செதில் பற்றின்மை தடுக்க முடியும்.

1. பரிசோதனை திட்டம்:
சோதனையில் பயன்படுத்தப்படும் செதில்கள் வணிக ரீதியாக கிடைக்கின்றன6-இன்ச் N-வகை SiC செதில்கள். ஃபோட்டோரெசிஸ்ட் ஒரு ஸ்பின் கோட்டரைப் பயன்படுத்தி பயன்படுத்தப்படுகிறது. சுய-வளர்ச்சியடைந்த விதை சூடான அழுத்த உலையைப் பயன்படுத்தி ஒட்டுதல் அடையப்படுகிறது.

1.1 விதை படிக நிலைப்படுத்தும் திட்டம்:
தற்போது, ​​SiC விதை படிக ஒட்டுதல் திட்டங்களை இரண்டு வகைகளாகப் பிரிக்கலாம்: பிசின் வகை மற்றும் இடைநீக்கம் வகை.

ஒட்டும் வகை திட்டம் (படம் 1): இது பிணைப்பை உள்ளடக்கியதுSiC செதில்கிராஃபைட் தட்டுக்கு இடையே உள்ள இடைவெளிகளை அகற்ற, கிராஃபைட் காகிதத்தின் ஒரு அடுக்குடன் ஒரு இடையக அடுக்குSiC செதில்மற்றும் கிராஃபைட் தட்டு. உண்மையான உற்பத்தியில், கிராஃபைட் காகிதத்திற்கும் கிராஃபைட் தட்டுக்கும் இடையிலான பிணைப்பு வலிமை பலவீனமாக உள்ளது, இது அதிக வெப்பநிலை வளர்ச்சியின் போது அடிக்கடி விதை படிகப் பற்றின்மைக்கு வழிவகுக்கிறது, இதன் விளைவாக வளர்ச்சி தோல்வி ஏற்படுகிறது.

சஸ்பென்ஷன் வகை திட்டம் (படம் 2): பொதுவாக, பசை கார்பனேற்றம் அல்லது பூச்சு முறைகளைப் பயன்படுத்தி SiC செதில்களின் பிணைப்பு மேற்பரப்பில் அடர்த்தியான கார்பன் படம் உருவாக்கப்படுகிறது. திSiC செதில்இரண்டு கிராஃபைட் தகடுகளுக்கு இடையில் இறுக்கப்பட்டு, கிராஃபைட் க்ரூசிபிளின் மேல் வைக்கப்படுகிறது, கார்பன் படலம் செதில்களைப் பாதுகாக்கும் போது நிலைத்தன்மையை உறுதி செய்கிறது. இருப்பினும், பூச்சு மூலம் கார்பன் ஃபிலிமை உருவாக்குவது விலை உயர்ந்தது மற்றும் தொழில்துறை உற்பத்திக்கு ஏற்றது அல்ல. பசை கார்பனைசேஷன் முறை சீரற்ற கார்பன் ஃபிலிம் தரத்தை அளிக்கிறது, இது வலுவான ஒட்டுதலுடன் ஒரு முழுமையான அடர்த்தியான கார்பன் ஃபிலிமைப் பெறுவது கடினம். கூடுதலாக, கிராஃபைட் தகடுகளை இறுக்குவது அதன் மேற்பரப்பின் ஒரு பகுதியைத் தடுப்பதன் மூலம் செதில்களின் பயனுள்ள வளர்ச்சிப் பகுதியைக் குறைக்கிறது.

மேலே உள்ள இரண்டு திட்டங்களின் அடிப்படையில், ஒரு புதிய பிசின் மற்றும் ஒன்றுடன் ஒன்று திட்டம் முன்மொழியப்பட்டது (படம் 3):

ஒட்டு கார்பனைசேஷன் முறையைப் பயன்படுத்தி SiC வேஃபரின் பிணைப்பு மேற்பரப்பில் ஒப்பீட்டளவில் அடர்த்தியான கார்பன் படம் உருவாக்கப்படுகிறது, இது வெளிச்சத்தின் கீழ் பெரிய ஒளி கசிவு ஏற்படாது.
கார்பன் படத்துடன் மூடப்பட்ட SiC செதில் கிராஃபைட் காகிதத்துடன் பிணைக்கப்பட்டுள்ளது, பிணைப்பு மேற்பரப்பு கார்பன் ஃபிலிம் பக்கமாக உள்ளது. பிசின் அடுக்கு ஒளியின் கீழ் ஒரே மாதிரியான கருப்பு நிறத்தில் தோன்ற வேண்டும்.
கிராஃபைட் காகிதமானது கிராஃபைட் தகடுகளால் இறுக்கப்பட்டு, படிக வளர்ச்சிக்காக கிராஃபைட் க்ரூசிபிள் மேலே நிறுத்தி வைக்கப்பட்டுள்ளது.

1.2 பிசின்:
ஒளிச்சேர்க்கையின் பாகுத்தன்மை படத்தின் தடிமன் சீரான தன்மையை கணிசமாக பாதிக்கிறது. அதே சுழல் வேகத்தில், குறைந்த பாகுத்தன்மை மெல்லிய மற்றும் ஒரே மாதிரியான பிசின் படங்களில் விளைகிறது. எனவே, பயன்பாட்டின் தேவைகளுக்குள் குறைந்த-பாகுத்தன்மை கொண்ட ஒளிச்சேர்க்கை தேர்ந்தெடுக்கப்படுகிறது.

சோதனையின் போது, ​​கார்பனைசிங் பிசின் பாகுத்தன்மை கார்பன் படத்திற்கும் செதில்க்கும் இடையிலான பிணைப்பு வலிமையை பாதிக்கிறது என்று கண்டறியப்பட்டது. அதிக பாகுத்தன்மை ஸ்பின் கோட்டரைப் பயன்படுத்தி ஒரே சீராகப் பயன்படுத்துவதை கடினமாக்குகிறது, அதே சமயம் குறைந்த பாகுத்தன்மை பலவீனமான பிணைப்பு வலிமையில் விளைகிறது, பிசின் ஓட்டம் மற்றும் வெளிப்புற அழுத்தம் காரணமாக அடுத்தடுத்த பிணைப்பு செயல்முறைகளின் போது கார்பன் பட விரிசல் ஏற்படுகிறது. சோதனை ஆராய்ச்சியின் மூலம், கார்பனைசிங் பிசின் பாகுத்தன்மை 100 mPa·s ஆகவும், பிணைப்பு பிசின் பாகுத்தன்மை 25 mPa·s ஆகவும் நிர்ணயிக்கப்பட்டது.

1.3 வேலை செய்யும் வெற்றிடம்:
SiC வேஃபரில் கார்பன் ஃபிலிமை உருவாக்கும் செயல்முறையானது SiC செதில் மேற்பரப்பில் உள்ள ஒட்டும் அடுக்கை கார்பனேற்றுவதை உள்ளடக்கியது, இது வெற்றிடத்தில் அல்லது ஆர்கான்-பாதுகாக்கப்பட்ட சூழலில் செய்யப்பட வேண்டும். அதிக வெற்றிடச் சூழலைக் காட்டிலும் ஆர்கான்-பாதுகாக்கப்பட்ட சூழல் கார்பன் ஃபிலிம் உருவாக்கத்திற்கு மிகவும் உகந்தது என்று சோதனை முடிவுகள் காட்டுகின்றன. வெற்றிட சூழல் பயன்படுத்தப்பட்டால், வெற்றிட நிலை ≤1 Pa ஆக இருக்க வேண்டும்.

SiC விதை படிகத்தை பிணைக்கும் செயல்முறையானது SiC செதில்களை கிராஃபைட் தட்டு/கிராஃபைட் காகிதத்துடன் பிணைப்பதை உள்ளடக்கியது. அதிக வெப்பநிலையில் கிராஃபைட் பொருட்களில் ஆக்ஸிஜனின் அரிப்பு விளைவைக் கருத்தில் கொண்டு, இந்த செயல்முறை வெற்றிட நிலைமைகளின் கீழ் நடத்தப்பட வேண்டும். பிசின் அடுக்கில் வெவ்வேறு வெற்றிட நிலைகளின் தாக்கம் ஆய்வு செய்யப்பட்டது. சோதனை முடிவுகள் அட்டவணை 1 இல் காட்டப்பட்டுள்ளன. குறைந்த வெற்றிட நிலைமைகளின் கீழ், காற்றில் உள்ள ஆக்ஸிஜன் மூலக்கூறுகள் முழுமையாக அகற்றப்படாமல், முழுமையற்ற பிசின் அடுக்குகளுக்கு வழிவகுக்கும். வெற்றிட நிலை 10 Pa க்குக் கீழே இருக்கும்போது, ​​பிசின் அடுக்கில் ஆக்ஸிஜன் மூலக்கூறுகளின் அரிப்பு விளைவு கணிசமாகக் குறைக்கப்படுகிறது. வெற்றிட நிலை 1 Pa க்கு கீழே இருக்கும்போது, ​​அரிப்பு விளைவு முற்றிலும் அகற்றப்படும்.