Silikon karbid (SiC)material keng tarmoqli oralig'i, yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi, yuqori tanqidiy buzilish maydoni kuchi va yuqori to'yingan elektron drift tezligining afzalliklariga ega, bu uni yarimo'tkazgich ishlab chiqarish sohasida juda istiqbolli qiladi. SiC monokristallari odatda jismoniy bug 'tashuvi (PVT) usuli orqali ishlab chiqariladi. Ushbu usulning o'ziga xos bosqichlari SiC kukunini grafit tigelning pastki qismiga qo'yish va tigel tepasiga SiC urug'i kristalini joylashtirishni o'z ichiga oladi. GrafittigelSiC ning sublimatsiya haroratiga qizdirilib, SiC kukuni Si bug'i, Si2C va SiC2 kabi bug' fazali moddalarga parchalanishiga olib keladi. Eksenel harorat gradienti ta'sirida bu bug'langan moddalar tigel tepasiga sublimatsiyalanadi va SiC urug'i kristalining yuzasida kondensatsiyalanadi va SiC monokristallariga kristallanadi.
Hozirgi vaqtda urug'lik kristalining diametri ishlatiladiSiC monokristal o'sishimaqsadli kristall diametriga mos kelishi kerak. O'sish jarayonida urug'lik kristali yopishtiruvchi yordamida tigelning yuqori qismidagi urug 'ushlagichiga o'rnatiladi. Biroq, urug 'kristalini mahkamlashning bu usuli urug' ushlagich yuzasining aniqligi va yopishtiruvchi qoplamaning bir xilligi kabi omillar tufayli yopishqoq qatlamdagi bo'shliqlar kabi muammolarga olib kelishi mumkin, bu esa olti burchakli bo'shliq nuqsonlariga olib kelishi mumkin. Bularga grafit plitasining tekisligini yaxshilash, yopishqoq qatlam qalinligining bir xilligini oshirish va moslashuvchan tampon qatlamini qo'shish kiradi. Ushbu sa'y-harakatlarga qaramasdan, yopishqoq qatlamning zichligi bilan bog'liq muammolar hali ham mavjud va urug'lik kristalining ajralishi xavfi mavjud. Bog'lanish usulini qo'llash orqaligofretgrafit qog'ozga va uni tigelning yuqori qismiga qo'shib qo'yish, yopishqoq qatlamning zichligini yaxshilash va gofretning ajralishini oldini olish mumkin.
1. Eksperimental sxema:
Tajribada ishlatiladigan gofretlar tijoratda mavjud6 dyuymli N tipidagi SiC gofretlari. Fotorezist spin-coater yordamida qo'llaniladi. Yopishqoqlik o'z-o'zidan ishlab chiqilgan urug'lik issiq pressli pech yordamida amalga oshiriladi.
1.1 Urug'lik kristalini mahkamlash sxemasi:
Hozirgi vaqtda SiC urug'ining kristalli yopishish sxemalarini ikkita toifaga bo'lish mumkin: yopishtiruvchi turdagi va suspenziya turi.
Yopishqoq turi sxemasi (1-rasm): Bu yopishtirishni o'z ichiga oladiSiC gofretiorasidagi bo'shliqlarni bartaraf etish uchun bufer qatlami sifatida grafit qog'oz qatlami bilan grafit plastinkasigaSiC gofretiva grafit plitasi. Haqiqiy ishlab chiqarishda grafit qog'ozi va grafit plitasi o'rtasidagi bog'lanish kuchi zaif bo'lib, yuqori haroratli o'sish jarayonida urug'larning tez-tez kristallanishiga olib keladi, bu esa o'sishning buzilishiga olib keladi.
Suspenziya turi sxemasi (2-rasm): Odatda, elim karbonizatsiyasi yoki qoplama usullaridan foydalangan holda SiC gofretining biriktiruvchi yuzasida zich uglerod plyonkasi yaratiladi. TheSiC gofretikeyin ikkita grafit plastinka orasiga qisiladi va grafit tigelning yuqori qismiga joylashtiriladi, bu esa uglerod plyonkasi gofretni himoya qilganda barqarorlikni ta'minlaydi. Biroq, qoplama orqali uglerod plyonkasini yaratish qimmat va sanoat ishlab chiqarish uchun mos emas. Yelimni karbonlashtirish usuli mos kelmaydigan uglerod plyonkasi sifatini beradi, bu esa kuchli yopishqoqlikka ega mukammal zich uglerod plyonkasini olishni qiyinlashtiradi. Bundan tashqari, grafit plitalarini mahkamlash uning yuzasining bir qismini to'sib qo'yish orqali gofretning samarali o'sish maydonini kamaytiradi.
Yuqoridagi ikkita sxemaga asoslanib, yangi yopishtiruvchi va bir-biriga yopishuvchi sxema taklif etiladi (3-rasm):
Nisbatan zich uglerod plyonkasi SiC gofretining yopishtiruvchi yuzasida elim karbonizatsiyasi usuli yordamida yaratilib, yorug'lik ostida katta yorug'lik oqmasligini ta'minlaydi.
Uglerod plyonkasi bilan qoplangan SiC gofreti grafit qog'ozga yopishtirilgan bo'lib, yopishtirish yuzasi uglerod plyonkasi tomonidir. Yopishqoq qatlam yorug'lik ostida bir xilda qora ko'rinishi kerak.
Grafit qog'oz grafit plitalari bilan mahkamlangan va kristall o'sishi uchun grafit tigel ustiga osilgan.
1.2 Yopishtiruvchi:
Fotorezistning viskozitesi kino qalinligi bir xilligiga sezilarli ta'sir qiladi. Xuddi shu aylanish tezligida past viskozite yupqaroq va bir xil yopishqoq plyonkalarga olib keladi. Shuning uchun, dastur talablari doirasida past viskoziteli fotorezist tanlanadi.
Tajriba davomida karbonlashtiruvchi elimning yopishqoqligi uglerod plyonkasi va gofret o'rtasidagi bog'lanish kuchiga ta'sir qilishi aniqlandi. Yuqori yopishqoqlik spin qoplamasi yordamida bir xilda qo'llashni qiyinlashtiradi, past viskozite esa zaif bog'lanish kuchiga olib keladi, bu esa yopishqoq oqim va tashqi bosim tufayli keyingi bog'lash jarayonlarida uglerod plyonkasi yorilishiga olib keladi. Eksperimental tadqiqotlar orqali karbonlashtiruvchi yopishtiruvchining viskozitesi 100 mPa · s, biriktiruvchi yopishtiruvchi yopishqoqligi esa 25 mPa · s ga o'rnatildi.
1.3 Ishlaydigan vakuum:
SiC gofretida uglerod plyonkasini yaratish jarayoni vakuum yoki argondan himoyalangan muhitda bajarilishi kerak bo'lgan SiC gofreti yuzasida yopishqoq qatlamni karbonlashtirishni o'z ichiga oladi. Eksperimental natijalar shuni ko'rsatadiki, argon bilan himoyalangan muhit yuqori vakuumli muhitga qaraganda uglerod plyonkasini yaratish uchun ko'proq qulaydir. Agar vakuum muhiti ishlatilsa, vakuum darajasi ≤1 Pa bo'lishi kerak.
SiC urug'i kristalini bog'lash jarayoni SiC gofretini grafit plastinka/grafit qog'oziga bog'lashni o'z ichiga oladi. Yuqori haroratlarda kislorodning grafit materiallariga eroziv ta'sirini hisobga olgan holda, bu jarayonni vakuum sharoitida o'tkazish kerak. Turli vakuum darajalarining yopishqoq qatlamga ta'siri o'rganildi. Eksperimental natijalar 1-jadvalda ko'rsatilgan. Ko'rinib turibdiki, past vakuum sharoitida havodagi kislorod molekulalari to'liq chiqarilmaydi, bu to'liq bo'lmagan yopishqoq qatlamlarga olib keladi. Vakuum darajasi 10 Pa dan past bo'lganda, kislorod molekulalarining yopishqoq qatlamga eroziv ta'siri sezilarli darajada kamayadi. Vakuum darajasi 1 Pa dan past bo'lsa, eroziv ta'sir butunlay yo'q qilinadi.
Xabar vaqti: 2024 yil 11-iyun