זוימען קריסטאַל צוגרייטונג פּראָצעס אין סייק סינגלע קריסטאַל גראָוט

סיליציום קאַרבידע (SiC)מאַטעריאַל האט די אַדוואַנטידזשיז פון אַ ברייט באַנדגאַפּ, הויך טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי, הויך קריטיש ברייקדאַון פעלד שטאַרקייַט און הויך סאַטשערייטאַד עלעקטראָן דריפט גיכקייַט, וואָס מאכט עס העכסט פּראַמאַסינג אין די סעמיקאַנדאַקטער מאַנופאַקטורינג פעלד. SiC איין קריסטאַלז זענען בכלל געשאפן דורך די פיזיש פארע אַריבערפירן (פּווט) אופֿן. די ספּעציפיש סטעפּס פון דעם אופֿן אַרייַננעמען פּלייסינג סיק פּודער אין די דנאָ פון אַ גראַפייט קרוסאַבאַל און פּלייסינג אַ סיק זוימען קריסטאַל אין די שפּיץ פון די קרוסאַבאַל. די גראַפייטקרוסאַבאַלאיז העאַטעד צו די סובלימאַטיאָן טעמפּעראַטור פון סיק, קאָזינג די סיק פּודער צו צעלייגנ אין פארע פאַסע סאַבסטאַנסיז אַזאַ ווי סי פארע, סי 2 ק און סיק 2. אונטער דער השפּעה פון די אַקסיאַל טעמפּעראַטור גראַדיענט, די וואַפּאָריזעד סאַבסטאַנסיז סאַבלימאַטיז צו די שפּיץ פון די קרוסיבלע און קאַנדענסירן אויף די ייבערפלאַך פון די סיק זוימען קריסטאַל, קריסטאַלייזינג אין סיק איין קריסטאַלז.

דערווייַל, דער דיאַמעטער פון די זוימען קריסטאַל געניצט איןסיק איין קריסטאַל וווּקסדאַרף צו גלייַכן די ציל קריסטאַל דיאַמעטער. בעשאַס וווּקס, די זוימען קריסטאַל איז פאַרפעסטיקט אויף די זוימען האָלדער אין די שפּיץ פון די קרוסיבלע ניצן קלעפּיק. אָבער, דעם אופֿן פון פיקסיר די זוימען קריסטאַל קענען פירן צו ישוז אַזאַ ווי וווידז אין די קלעפּיק שיכטע רעכט צו סיבות ווי די פּינטלעכקייַט פון די זוימען האָלדער ס ייבערפלאַך און די יונאַפאָרמאַטי פון די קלעפּיק קאָוטינג, וואָס קענען רעזולטאַט אין כעקסאַגאַנאַל פּאָסל חסרונות. די אַרייַננעמען ימפּרוווינג די פלאַטנאַס פון די גראַפייט טעלער, ינקריסינג די יונאַפאָרמאַטי פון די קלעפּיק שיכטע גרעב און אַדינג אַ פלעקסאַבאַל באַפער שיכטע. טראָץ די השתדלות, עס זענען נאָך ישוז מיט די געדיכטקייַט פון די קלעפּיק שיכטע, און עס איז אַ ריזיקירן פון זוימען קריסטאַל דיטאַטשמאַנט. דורך אַדאַפּטינג דעם אופֿן פון באַנדינג דיווייפערצו גראַפייט פּאַפּיר און אָוווערלאַפּינג עס אין די שפּיץ פון די קרוסיבלע, די געדיכטקייַט פון די קלעפּיק שיכטע קענען זיין ימפּרוווד, און די דיטאַטשמאַנט פון די ווייפער קענען זיין פּריווענטיד.

1. עקספּערימענטאַל סכעמע:
די ווייפערז געניצט אין דער עקספּערימענט זענען קאמערשעל בנימצא6-אינטש N-טיפּ סיק ווייפערז. פאָטאָרעסיסט איז געווענדט מיט אַ ומדריי קאָוטער. אַדכיזשאַן איז אַטשיווד ניצן אַ זיך-דעוועלאָפּעד זוימען הייס-דריקן אויוון.

1.1 זוימען קריסטאַל פיקסיישאַן סכעמע:
דערווייַל, די סיק זוימען קריסטאַל אַדכיזשאַן סקימז קענען זיין צעטיילט אין צוויי קאַטעגאָריעס: קלעפּיק טיפּ און סאַספּענשאַן טיפּ.

קלעפּיק טיפּ סקים (פיגורע 1): דאָס ינוואַלווז באַנדינג דיסיק וואַפערצו די גראַפייט טעלער מיט אַ פּלאַסט פון גראַפייט פּאַפּיר ווי אַ באַפער שיכטע צו עלימינירן גאַפּס צווישן דיסיק וואַפעראון די גראַפייט טעלער. אין פאַקטיש פּראָדוקציע, די באַנדינג שטאַרקייַט צווישן די גראַפייט פּאַפּיר און די גראַפייט טעלער איז שוואַך, וואָס פירט צו אָפט זוימען קריסטאַל דיטאַטשמאַנט בעשאַס די הויך-טעמפּעראַטור וווּקס פּראָצעס, ריזאַלטינג אין גראָוט דורכפאַל.

סאַספּענשאַן טיפּ סקים (פיגורע 2): טיפּיקאַללי, אַ געדיכט טשאַד פילם איז באשאפן אויף די באַנדינג ייבערפלאַך פון די סיק וואַפער מיט קליי קאַרבאָניזאַטיאָן אָדער קאָוטינג מעטהאָדס. דיסיק וואַפעראיז דעמאָלט קלאַמפּט צווישן צוויי גראַפייט פּלאַטעס און געשטעלט אין די שפּיץ פון די גראַפייט קרוסאַבאַל, ינשורינג פעסטקייַט בשעת די טשאַד פילם פּראַטעקץ די ווייפער. אָבער, קריייטינג די טשאַד פילם דורך קאָוטינג איז טייַער און נישט פּאַסיק פֿאַר ינדאַסטרי פּראָדוקציע. די קליי קאַרבאָניזאַטיאָן אופֿן גיט סתירה פון טשאַד פילם קוואַליטעט, וואָס מאכט עס שווער צו באַקומען אַ בישליימעס געדיכט טשאַד פילם מיט שטאַרק אַדכיזשאַן. אַדדיטיאָנאַללי, קלאַמפּינג די גראַפייט פּלאַטעס ראַדוסאַז די עפעקטיוו וווּקס געגנט פון די ווייפער דורך בלאַקינג טייל פון זייַן ייבערפלאַך.

באַזירט אויף די אויבן צוויי סקימז, אַ נייַ קלעפּיק און אָוווערלאַפּינג סכעמע איז פארגעלייגט (פיגורע 3):

א לעפיערעך געדיכט טשאַד פילם איז באשאפן אויף די באַנדינג ייבערפלאַך פון די סיק ווייפער ניצן די קליי קאַרבאָניזאַטיאָן אופֿן, ינשורינג קיין גרויס ליכט ליקאַדזש אונטער ילומאַניישאַן.
די SiC ווייפער באדעקט מיט די טשאַד פילם איז בונד צו גראַפייט פּאַפּיר, מיט די באַנדינג ייבערפלאַך איז די טשאַד פילם זייַט. די קלעפּיק שיכטע זאָל דערשייַנען יונאַפאָרמלי שוואַרץ אונטער ליכט.
די גראַפייט פּאַפּיר איז קלאַמפּט דורך גראַפייט פּלאַטעס און סוספּענדעד אויבן די גראַפייט קרוסאַבאַל פֿאַר קריסטאַל וווּקס.

1.2 קלעפּיק:
די וויסקאָסיטי פון די פאָטאָרעסיסט אַפעקץ די יונאַפאָרמאַטי פון די פילם גרעב. אין דער זעלביקער ספּין גיכקייַט, נידעריקער וויסקאָסיטי רעזולטאַטן אין טינער און מער מונדיר קלעפּיק פילמס. דעריבער, אַ פאָטאָרעסיסט מיט נידעריק וויסקאָסיטי איז אויסדערוויילט אין די אַפּלאַקיישאַן רעקווירעמענץ.

בעשאַס דער עקספּערימענט, עס איז געפונען אַז די וויסקאָסיטי פון די קאַרבאָניזינג קלעפּיק אַפעקץ די באַנדינג שטאַרקייַט צווישן די טשאַד פילם און די ווייפער. הויך וויסקאָסיטי מאכט עס שווער צו צולייגן יונאַפאָרמלי מיט אַ ומדריי קאָוטער, בשעת נידעריק וויסקאָסיטי רעזולטאטן אין אַ שוואַך באַנדינג שטאַרקייַט, וואָס לידינג צו טשאַד פילם קראַקינג בעשאַס סאַבסאַקוואַנט באַנדינג פּראַסעסאַז רעכט צו קלעפּיק לויפן און פונדרויסנדיק דרוק. דורך יקספּערמענאַל פאָרשונג, די וויסקאָסיטי פון די קאַרבאָניזינג קלעפּיק איז געווען באשלאסן צו זיין 100 מפּאַ · s, און די באַנדינג קלעפּיק וויסקאָסיטי איז געווען באַשטימט צו 25 מפּאַ · s.

1.3 ארבעטן וואַקוום:
דער פּראָצעס פון קריייטינג די טשאַד פילם אויף די סיק ווייפער ינוואַלווז קאַרבאָניזינג די קלעפּיק שיכטע אויף די סיק ווייפער ייבערפלאַך, וואָס מוזן זיין דורכגעקאָכט אין אַ וואַקוום אָדער אַרגאָן-פּראָטעקטעד סוויווע. עקספּערימענטאַל רעזולטאַטן ווייַזן אַז אַ אַרגאַן-פּראָטעקטעד סוויווע איז מער קאַנדוסיוו צו טשאַד פילם שאַפונג ווי אַ הויך וואַקוום סוויווע. אויב אַ וואַקוום סוויווע איז געניצט, די וואַקוום מדרגה זאָל זיין ≤1 פּאַ.

דער פּראָצעס פון בונדינג די סיק זוימען קריסטאַל ינוואַלווז באַנדינג די סיק ווייפער צו די גראַפייט טעלער / גראַפייט פּאַפּיר. באטראכט די יראָוזיוו ווירקונג פון זויערשטאָף אויף גראַפייט מאַטעריאַלס אין הויך טעמפּעראַטורעס, דעם פּראָצעס דאַרף זיין געפירט אונטער וואַקוום טנאָים. די פּראַל פון פאַרשידענע וואַקוום לעוועלס אויף די קלעפּיק שיכטע איז געלערנט. די יקספּערמענאַל רעזולטאַטן זענען געוויזן אין טאַבלע 1. עס קענען זיין געזען אַז אונטער נידעריק וואַקוום טנאָים, זויערשטאָף מאַלאַקיולז אין די לופט זענען נישט גאָר אַוועקגענומען, וואָס פירן צו דערענדיקט קלעפּיק לייַערס. ווען די וואַקוום מדרגה איז אונטער 10 פּאַ, די יראָוזיוו ווירקונג פון זויערשטאָף מאַלאַקיולז אויף די קלעפּיק שיכטע איז באטייטיק רידוסט. ווען די וואַקוום מדרגה איז אונטער 1 פּאַ, די יראָוזיוו ווירקונג איז גאָר ילימאַנייטאַד.