የዘር ክሪስታል ዝግጅት ሂደት በሲሲ ነጠላ ክሪስታል እድገት

ሲሊኮን ካርቦይድ (ሲሲ)ቁሳቁስ ሰፊ የባንድጋፕ ፣ ከፍተኛ የሙቀት መቆጣጠሪያ ፣ ከፍተኛ ወሳኝ የመስክ ጥንካሬ እና ከፍተኛ የኤሌክትሮን ተንሳፋፊ ፍጥነት ጥቅሞች አሉት ፣ ይህም በሴሚኮንዳክተር ማምረቻ መስክ ውስጥ በጣም ተስፋ ሰጭ ያደርገዋል። ሲሲ ነጠላ ክሪስታሎች በአጠቃላይ በአካላዊ የእንፋሎት ማጓጓዣ (PVT) ዘዴ ይመረታሉ. የዚህ ዘዴ ልዩ ደረጃዎች የሳይሲ ዱቄት በግራፍ ክሬይ ግርጌ ላይ ማስቀመጥ እና የሳይሲ ዘር ክሪስታልን በመስቀል አናት ላይ ማስቀመጥን ያካትታሉ። ግራፋይቱክሩክብልወደ ሲሲ የሙቀት መጠን ይሞቃል፣ ይህም የሲሲ ዱቄት ወደ የእንፋሎት ክፍል ንጥረ ነገሮች እንደ Si vapor፣ Si2C እና SiC2 እንዲበሰብስ ያደርጋል። በአክሲየል የሙቀት ቅልጥፍና ተጽእኖ ስር እነዚህ በእንፋሎት የሚውሉ ንጥረ ነገሮች ወደ ክሩክብል አናት ላይ ይወድቃሉ እና በሲሲሲ ዘር ክሪስታል ላይ ይጨመቃሉ, ወደ ሲሲ ነጠላ ክሪስታሎች ይጣላሉ.

በአሁኑ ጊዜ በ ውስጥ ጥቅም ላይ የዋለው የዘር ክሪስታል ዲያሜትርየሲሲ ነጠላ ክሪስታል እድገትየታለመውን ክሪስታል ዲያሜትር ማዛመድ ያስፈልገዋል. በእድገቱ ወቅት, የዘር ክሪስታል በማጣበቂያው ላይ ባለው የከርሰ ምድር ጫፍ ላይ ባለው የዘር መያዣ ላይ ተስተካክሏል. ነገር ግን ይህ የዘር ክሪስታልን የመጠገን ዘዴ እንደ ተለጣፊው ንብርብር ክፍተት ያሉ ጉዳዮችን ያስከትላል ምክንያቱም እንደ የዘር መያዣው ወለል ትክክለኛነት እና የማጣበቂያው ሽፋን ተመሳሳይነት ባሉ ምክንያቶች የተነሳ ባለ ስድስት ጎን ባዶ ጉድለቶችን ያስከትላል። እነዚህም የግራፋይት ጠፍጣፋ ጠፍጣፋነትን ማሻሻል፣ የማጣበቂያው ንብርብር ውፍረት ተመሳሳይነት መጨመር እና ተጣጣፊ ቋት ንጣፍ መጨመርን ያካትታሉ። ምንም እንኳን እነዚህ ጥረቶች ቢኖሩም, ከተጣባቂው ንብርብር ጥግግት ጋር አሁንም ችግሮች አሉ, እና የዘር ክሪስታል የመጥፋት አደጋ አለ. የማገናኘት ዘዴን በመቀበልዋፈርወደ ግራፋይት ወረቀት እና በክርክሩ አናት ላይ መደራረብ, የማጣበቂያው ንብርብር ጥንካሬ ሊሻሻል ይችላል, እና የቫፈርን መቆራረጥ መከላከል ይቻላል.

1. የሙከራ እቅድ፡-
በሙከራው ውስጥ ጥቅም ላይ የሚውሉት ዋፍሮች ለገበያ ይገኛሉባለ 6-ኢንች N-type SiC wafers. Photoresist የሚተገበረው ስፒን ኮተርን በመጠቀም ነው። ማጣበቂያ የሚከናወነው በራስ-የተሰራ ዘር በሙቀት-ማተሚያ ምድጃ በመጠቀም ነው።

1.1 የዘር ክሪስታል መጠገኛ እቅድ፡-
በአሁኑ ጊዜ የሲሲ ዘር ክሪስታል የማጣበቅ መርሃግብሮች በሁለት ምድቦች ሊከፈሉ ይችላሉ-የማጣበቂያ ዓይነት እና የእገዳ ዓይነት።

የማጣበቂያ አይነት እቅድ (ስእል 1)፡ ይህ ማያያዝን ያካትታልሲሲ ዋፈርወደ ግራፋይት ጠፍጣፋ ከግራፋይት ወረቀት ጋር እንደ ማቀፊያ ንብርብር በመካከላቸው ያሉትን ክፍተቶች ለማስወገድሲሲ ዋፈርእና የግራፍ ሰሃን. በተጨባጭ ምርት, በግራፍ ወረቀት እና በግራፍ ጠፍጣፋ መካከል ያለው የመገጣጠም ጥንካሬ ደካማ ነው, ይህም ከፍተኛ ሙቀት ባለው የእድገት ሂደት ውስጥ በተደጋጋሚ የዘር ክሪስታል መጥፋት ያስከትላል, ይህም የእድገት ውድቀትን ያስከትላል.

የእገዳ አይነት እቅድ (ስእል 2)፡ በተለምዶ ጥቅጥቅ ያለ የካርበን ፊልም በሲሲ ዌፈር ማያያዣ ገጽ ላይ ሙጫ ካርቦናይዜሽን ወይም ሽፋን ዘዴዎችን በመጠቀም ይፈጠራል። የሲሲ ዋፈርከዚያም በሁለት ግራፋይት ሳህኖች መካከል ተጣብቆ በግራፍ ክሬዲት አናት ላይ ይደረጋል, ይህም የካርቦን ፊልሙ ቫፈርን ሲከላከል መረጋጋትን ያረጋግጣል. ይሁን እንጂ የካርቦን ፊልሙን በሸፍጥ መፍጠር በጣም ውድ እና ለኢንዱስትሪ ምርት ተስማሚ አይደለም. ሙጫው ካርቦናይዜሽን ዘዴ ወጥነት የሌለው የካርበን ፊልም ጥራትን ያመጣል, ይህም ፍጹም ጥቅጥቅ ያለ የካርበን ፊልም ከጠንካራ ማጣበቂያ ጋር ለማግኘት አስቸጋሪ ያደርገዋል. በተጨማሪም የግራፋይት ሳህኖችን መቆንጠጥ የዋፈርን የተወሰነ ክፍል በመዝጋት ውጤታማውን የእድገት ቦታ ይቀንሳል።

ከላይ ባሉት ሁለት እቅዶች ላይ በመመስረት አዲስ ማጣበቂያ እና መደራረብ እቅድ ቀርቧል (ምስል 3)

በአንጻራዊ ሁኔታ ጥቅጥቅ ያለ የካርበን ፊልም በሲሲ ቫፈር ማያያዣ ገጽ ላይ ሙጫ ካርቦንዳይዜሽን ዘዴን በመጠቀም በብርሃን ውስጥ ትልቅ የብርሃን ፍሰት እንዳይኖር ያደርጋል።
በካርቦን ፊልም የተሸፈነው የሲሲ ቫፈር ከግራፋይት ወረቀት ጋር ተጣብቋል, የማጣበቂያው ወለል የካርቦን ፊልም ጎን ነው. የማጣበቂያው ንብርብር ከብርሃን በታች አንድ አይነት ጥቁር ሆኖ መታየት አለበት.
የግራፍ ወረቀቱ በግራፋይት ሳህኖች ተጣብቆ ከግራፋይት ክሩክብል በላይ ለክሪስታል እድገት ታግዷል።

1.2 ማጣበቂያ;
የፎቶሪሲስት viscosity የፊልም ውፍረት ተመሳሳይነት ላይ ከፍተኛ ተጽዕኖ ያሳድራል። በተመሳሳዩ የማሽከርከር ፍጥነት ፣ ዝቅተኛ viscosity ቀጭን እና የበለጠ ተመሳሳይ የሆኑ ተጣባቂ ፊልሞችን ያስከትላል። ስለዚህ, ዝቅተኛ-viscosity photoresist በማመልከቻ መስፈርቶች ውስጥ ይመረጣል.

በሙከራው ወቅት, የካርቦን ማጣበቂያው viscosity በካርቦን ፊልም እና በቫፈር መካከል ያለውን ትስስር ጥንካሬ ላይ ተጽዕኖ እንደሚያሳድር ታውቋል. ከፍተኛ viscosity ስፒን ኮትተርን በመጠቀም አንድ ወጥ በሆነ መልኩ ለመተግበር አስቸጋሪ ያደርገዋል ፣ ዝቅተኛ viscosity ደግሞ ደካማ የመገጣጠም ጥንካሬን ያስከትላል ፣ ይህም በተጣበቀ ፍሰት እና በውጫዊ ግፊት ምክንያት በሚቀጥሉት የግንኙነት ሂደቶች የካርቦን ፊልም መሰንጠቅን ያስከትላል። በሙከራ ምርምር፣ የካርቦንዳይዚንግ ማጣበቂያው ውስት 100mPa·s እንዲሆን ተወስኗል፣ እና የማጣበቂያው ሙጫ viscosity ወደ 25 mPa·s ተቀምጧል።

1.3 የስራ ክፍተት፡-
የካርቦን ፊልም በሲሲ ቫፈር ላይ የመፍጠር ሂደት በሲሲ ቫፈር ወለል ላይ ያለውን የማጣበቂያ ንብርብር ካርቦን ማድረግን ያካትታል, ይህም በቫኩም ወይም በአርጎን የተጠበቀ አካባቢ ውስጥ መከናወን አለበት. የሙከራ ውጤቶች እንደሚያሳዩት በአርጎን የተጠበቀ አካባቢ ከከፍተኛ የቫኩም አከባቢ ይልቅ ለካርቦን ፊልም መፈጠር የበለጠ አመቺ ነው. የቫኩም አከባቢ ጥቅም ላይ ከዋለ, የቫኩም ደረጃው ≤1 ፓኤ መሆን አለበት.

የሲሲ ዘር ክሪስታልን የማገናኘት ሂደት የሲሲ ዋፈርን ከግራፋይት ሳህን/ግራፋይት ወረቀት ጋር ማያያዝን ያካትታል። በከፍተኛ ሙቀት ውስጥ በግራፋይት ቁሳቁሶች ላይ የኦክስጂን መሸርሸር ተጽእኖን ግምት ውስጥ በማስገባት ይህ ሂደት በቫኩም ሁኔታዎች ውስጥ መከናወን አለበት. በማጣበቂያው ንብርብር ላይ የተለያዩ የቫኩም ደረጃዎች ተጽእኖ ተጠንቷል. የሙከራ ውጤቶቹ በሰንጠረዥ 1 ውስጥ ይታያሉ.በዝቅተኛ የቫኩም ሁኔታዎች ውስጥ በአየር ውስጥ ያሉ የኦክስጂን ሞለኪውሎች ሙሉ በሙሉ ያልተወገዱ ሲሆን ይህም ወደ ያልተሟሉ የማጣበቂያ ንብርብሮች ይመራዋል. የቫኩም ደረጃ ከ 10 ፒኤኤ በታች በሚሆንበት ጊዜ የኦክስጂን ሞለኪውሎች በማጣበቂያው ንብርብር ላይ የሚያሳድረው ተጽእኖ በእጅጉ ይቀንሳል. የቫኩም ደረጃ ከ 1 ፓኤ በታች በሚሆንበት ጊዜ, የአፈር መሸርሸሩ ሙሉ በሙሉ ይወገዳል.