SiC સિંગલ ક્રિસ્ટલ ગ્રોથમાં બીજ ક્રિસ્ટલ તૈયારી પ્રક્રિયા (ભાગ 2)

2. પ્રાયોગિક પ્રક્રિયા

2.1 એડહેસિવ ફિલ્મની સારવાર
તે જોવામાં આવ્યું હતું કે સીધી કાર્બન ફિલ્મ અથવા ગ્રેફાઇટ પેપર સાથે બોન્ડિંગ બનાવવુંSiC વેફર્સએડહેસિવ સાથે કોટેડ ઘણી સમસ્યાઓ તરફ દોરી જાય છે:

1. શૂન્યાવકાશ શરતો હેઠળ, પર એડહેસિવ ફિલ્મSiC વેફર્સનોંધપાત્ર હવાના પ્રકાશનને લીધે, સપાટીની છિદ્રાળુતામાં પરિણમે છે. આનાથી કાર્બનાઇઝેશન પછી એડહેસિવ સ્તરોને યોગ્ય રીતે બંધન થતું અટકાવ્યું.

2. બંધન દરમિયાન, ધવેફરએક જ વારમાં ગ્રેફાઇટ પેપર પર મૂકવું જોઈએ. જો રિપોઝિશનિંગ થાય છે, તો અસમાન દબાણ એડહેસિવ એકરૂપતાને ઘટાડી શકે છે, જે બોન્ડિંગ ગુણવત્તાને નકારાત્મક અસર કરે છે.

3. શૂન્યાવકાશ કામગીરીમાં, એડહેસિવ લેયરમાંથી હવા છોડવાને કારણે છાલ નીકળી જાય છે અને એડહેસિવ ફિલ્મની અંદર અસંખ્ય ખાલી જગ્યાઓનું નિર્માણ થાય છે, જેના પરિણામે બોન્ડિંગ ખામી સર્જાય છે. આ મુદ્દાઓને સંબોધવા માટે, એડહેસિવ પર પૂર્વ-સૂકવણીવેફરસ્પિન-કોટિંગ પછી હોટ પ્લેટનો ઉપયોગ કરીને બોન્ડિંગ સપાટીની ભલામણ કરવામાં આવે છે.

2.2 કાર્બનાઇઝેશન પ્રક્રિયા
પર કાર્બન ફિલ્મ બનાવવાની પ્રક્રિયાSiC બીજ વેફરઅને તેને ગ્રેફાઇટ પેપર સાથે જોડવા માટે ચુસ્ત બોન્ડિંગ સુનિશ્ચિત કરવા માટે ચોક્કસ તાપમાને એડહેસિવ લેયરનું કાર્બનાઇઝેશન જરૂરી છે. એડહેસિવ સ્તરનું અપૂર્ણ કાર્બનાઇઝેશન વૃદ્ધિ દરમિયાન તેના વિઘટન તરફ દોરી શકે છે, જે અશુદ્ધિઓને મુક્ત કરે છે જે ક્રિસ્ટલ વૃદ્ધિની ગુણવત્તાને અસર કરે છે. તેથી, ઉચ્ચ-ઘનતા બંધન માટે એડહેસિવ સ્તરના સંપૂર્ણ કાર્બનાઇઝેશનની ખાતરી કરવી મહત્વપૂર્ણ છે. આ અભ્યાસ એડહેસિવ કાર્બનાઇઝેશન પર તાપમાનની અસરની તપાસ કરે છે. પર ફોટોરેસિસ્ટનો એક સમાન સ્તર લાગુ કરવામાં આવ્યો હતોવેફરસપાટી અને શૂન્યાવકાશ હેઠળ ટ્યુબ ભઠ્ઠીમાં મૂકવામાં આવે છે (<10 Pa). તાપમાનને પ્રીસેટ સ્તરો (400℃, 500℃ અને 600℃) સુધી વધારવામાં આવ્યું હતું અને કાર્બનીકરણ પ્રાપ્ત કરવા માટે 3-5 કલાક સુધી જાળવવામાં આવ્યું હતું.

દર્શાવેલ પ્રયોગો:

400℃ પર, 3 કલાક પછી, એડહેસિવ ફિલ્મ કાર્બનાઈઝ થઈ ન હતી અને ઘેરા લાલ દેખાય છે; 4 કલાક પછી કોઈ નોંધપાત્ર ફેરફાર જોવા મળ્યો નથી.
500℃ પર, 3 કલાક પછી, ફિલ્મ કાળી થઈ ગઈ પરંતુ હજુ પણ પ્રકાશ પ્રસારિત કરે છે; 4 કલાક પછી કોઈ નોંધપાત્ર ફેરફાર થતો નથી.
600℃ પર, 3 કલાક પછી, ફિલ્મ પ્રકાશ ટ્રાન્સમિશન વિના કાળી થઈ ગઈ, જે સંપૂર્ણ કાર્બનીકરણ સૂચવે છે.
આમ, યોગ્ય બંધન તાપમાન ≥600℃ હોવું જરૂરી છે.

2.3 એડહેસિવ એપ્લિકેશન પ્રક્રિયા
એડહેસિવ ફિલ્મની એકરૂપતા એ એડહેસિવ એપ્લિકેશન પ્રક્રિયાનું મૂલ્યાંકન કરવા અને સમાન બંધન સ્તરની ખાતરી કરવા માટે એક મહત્વપૂર્ણ સૂચક છે. આ વિભાગ વિવિધ એડહેસિવ ફિલ્મ જાડાઈ માટે શ્રેષ્ઠ સ્પિન ઝડપ અને કોટિંગ સમયની શોધ કરે છે. એકરૂપતા
ફિલ્મની જાડાઈનો u એ ઉપયોગી વિસ્તાર પર લઘુત્તમ ફિલ્મ જાડાઈ Lmin અને મહત્તમ ફિલ્મ જાડાઈ Lmax ના ગુણોત્તર તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે. ફિલ્મની જાડાઈ માપવા માટે વેફર પરના પાંચ પોઈન્ટ પસંદ કરવામાં આવ્યા હતા અને એકરૂપતાની ગણતરી કરવામાં આવી હતી. આકૃતિ 4 માપન બિંદુઓને સમજાવે છે.

SiC વેફર અને ગ્રેફાઇટ ઘટકો વચ્ચે ઉચ્ચ-ઘનતા બંધન માટે, પસંદગીની એડહેસિવ ફિલ્મની જાડાઈ 1-5 µm છે. 2 µm ની ફિલ્મ જાડાઈ પસંદ કરવામાં આવી હતી, જે કાર્બન ફિલ્મની તૈયારી અને વેફર/ગ્રેફાઈટ પેપર બોન્ડિંગ પ્રક્રિયાઓ બંનેને લાગુ પડે છે. કાર્બનાઇઝિંગ એડહેસિવ માટે શ્રેષ્ઠ સ્પિન-કોટિંગ પરિમાણો 2500 આર/મિનિટ પર 15 સે છે અને બોન્ડિંગ એડહેસિવ માટે 2000 આર/મિનિટ પર 15 સે.

2.4 બંધન પ્રક્રિયા
ગ્રેફાઇટ/ગ્રેફાઇટ પેપર સાથે SiC વેફરના બોન્ડિંગ દરમિયાન, બોન્ડિંગ લેયરમાંથી કાર્બોનાઇઝેશન દરમિયાન ઉત્પન્ન થતી હવા અને કાર્બનિક વાયુઓને સંપૂર્ણપણે દૂર કરવું મહત્વપૂર્ણ છે. અપૂર્ણ ગેસ નાબૂદીના પરિણામે ખાલી જગ્યાઓ બને છે, જે બિન-ગાઢ બંધન સ્તર તરફ દોરી જાય છે. યાંત્રિક તેલ પંપનો ઉપયોગ કરીને હવા અને કાર્બનિક વાયુઓને બહાર કાઢી શકાય છે. શરૂઆતમાં, યાંત્રિક પંપનું સતત સંચાલન સુનિશ્ચિત કરે છે કે શૂન્યાવકાશ ચેમ્બર તેની મર્યાદા સુધી પહોંચે છે, જે બોન્ડિંગ સ્તરમાંથી સંપૂર્ણ હવાને દૂર કરવાની મંજૂરી આપે છે. તાપમાનમાં ઝડપી વધારો ઉચ્ચ-તાપમાન કાર્બનાઇઝેશન દરમિયાન સમયસર ગેસના નિકાલને અટકાવી શકે છે, બોન્ડિંગ લેયરમાં ખાલી જગ્યાઓ બનાવે છે. એડહેસિવ ગુણધર્મો ≤120℃ પર નોંધપાત્ર આઉટગેસિંગ સૂચવે છે, આ તાપમાન ઉપર સ્થિર થાય છે.

એડહેસિવ ફિલ્મની ઘનતા વધારવા માટે બોન્ડિંગ દરમિયાન બાહ્ય દબાણ લાગુ કરવામાં આવે છે, જે હવા અને કાર્બનિક વાયુઓને બહાર કાઢવાની સુવિધા આપે છે, પરિણામે ઉચ્ચ ઘનતા બંધન સ્તર બને છે.

સારાંશમાં, આકૃતિ 5 માં બતાવેલ બંધન પ્રક્રિયા વળાંક વિકસાવવામાં આવ્યો હતો. ચોક્કસ દબાણ હેઠળ, તાપમાનને આઉટગેસિંગ તાપમાન (~120℃) સુધી વધારવામાં આવે છે અને આઉટગેસિંગ પૂર્ણ ન થાય ત્યાં સુધી રાખવામાં આવે છે. પછી, તાપમાનને કાર્બોનાઇઝેશન તાપમાન સુધી વધારવામાં આવે છે, જરૂરી સમયગાળા માટે જાળવી રાખવામાં આવે છે, ત્યારબાદ ઓરડાના તાપમાને કુદરતી ઠંડક, દબાણ છોડવું અને બોન્ડેડ વેફરને દૂર કરવામાં આવે છે.

વિભાગ 2.2 અનુસાર, એડહેસિવ ફિલ્મને 3 કલાકથી વધુ સમય માટે 600℃ પર કાર્બનાઈઝ કરવાની જરૂર છે. તેથી, બંધન પ્રક્રિયા વળાંકમાં, T2 600℃ અને t2 ને 3 કલાક પર સેટ કરેલ છે. બોન્ડિંગ પ્રક્રિયા વળાંક માટેના શ્રેષ્ઠ મૂલ્યો, બોન્ડિંગ પ્રેશર, ફર્સ્ટ-સ્ટેજ હીટિંગ ટાઈમ t1 અને બોન્ડિંગ પરિણામો પર બીજા-સ્ટેજ હીટિંગ ટાઈમ t2ની અસરોનો અભ્યાસ કરતા ઓર્થોગોનલ પ્રયોગો દ્વારા નિર્ધારિત, કોષ્ટકો 2-4 માં દર્શાવવામાં આવ્યા છે.

પરિણામો દર્શાવેલ છે:

5 kN ના બોન્ડિંગ પ્રેશર પર, ગરમીનો સમય બંધન પર ન્યૂનતમ અસર કરે છે.
10 kN પર, બોન્ડિંગ લેયરમાં રદબાતલ વિસ્તાર લાંબા સમય સુધી પ્રથમ તબક્કાની ગરમી સાથે ઘટ્યો.
15 kN પર, પ્રથમ-તબક્કાના હીટિંગને લંબાવવાથી નોંધપાત્ર રીતે રદબાતલ ઘટે છે, જે આખરે તેને દૂર કરે છે.
ઓર્થોગોનલ પરીક્ષણોમાં બીજા તબક્કાના હીટિંગ સમયની બોન્ડિંગ પરની અસર સ્પષ્ટ ન હતી. બોન્ડિંગ પ્રેશર 15 kN પર અને પ્રથમ તબક્કાના હીટિંગ સમયને 90 મિનિટ પર ફિક્સ કરવાથી, 30, 60 અને 90 મિનિટના બીજા તબક્કાના હીટિંગ સમય બધાને રદબાતલ-મુક્ત ગાઢ બંધન સ્તરોમાં પરિણમ્યું, જે સૂચવે છે કે બીજા તબક્કાના ગરમીનો સમય કેટલો હતો. બંધન પર થોડી અસર.

બંધન પ્રક્રિયા વળાંક માટે શ્રેષ્ઠ મૂલ્યો છે: બંધન દબાણ 15 kN, પ્રથમ-તબક્કાનો ગરમીનો સમય 90 મિનિટ, પ્રથમ-તબક્કાનું તાપમાન 120℃, બીજા તબક્કામાં ગરમીનો સમય 30 મિનિટ, બીજા તબક્કાનું તાપમાન 600℃, અને બીજા તબક્કાનો હોલ્ડિંગ સમય 3 કલાક.