실리콘 카바이드(SiC)이 소재는 넓은 밴드갭, 높은 열 전도성, 높은 임계 항복 전계 강도, 높은 포화 전자 표류 속도 등의 장점을 갖고 있어 반도체 제조 분야에서 매우 유망합니다. SiC 단결정은 일반적으로 PVT(물리적 증기 수송) 방식을 통해 생산됩니다. 이 방법의 특정 단계에는 흑연 도가니 바닥에 SiC 분말을 배치하고 도가니 상단에 SiC 종자 결정을 배치하는 작업이 포함됩니다. 흑연도가니SiC의 승화 온도까지 가열되어 SiC 분말이 Si 증기, Si2C 및 SiC2와 같은 기상 물질로 분해됩니다. 축방향 온도 구배의 영향으로 이러한 기화된 물질은 도가니 상단으로 승화하고 SiC 종결정 표면에 응축되어 SiC 단결정으로 결정화됩니다.
현재 사용되는 종자결정의 직경은SiC 단결정 성장목표 결정 직경과 일치해야 합니다. 성장하는 동안 종자 결정은 접착제를 사용하여 도가니 상단의 종자 홀더에 고정됩니다. 그러나 이러한 종자 결정 고정 방법은 시드 홀더 표면의 정밀도, 접착제 코팅의 균일성 등의 요인으로 인해 접착층에 보이드가 발생하여 육각형 보이드 결함이 발생할 수 있는 문제가 발생할 수 있습니다. 여기에는 흑연판의 평탄도 향상, 접착층 두께의 균일성 증가, 유연한 완충층 추가 등이 포함됩니다. 이러한 노력에도 불구하고 접착층의 밀도 문제가 여전히 남아 있으며, 종자결정이 박리될 위험도 있다. 접착방식을 채택하여웨이퍼흑연지를 도가니 상부에 겹쳐서 접착층의 밀도를 높이고, 웨이퍼의 박리를 방지할 수 있습니다.
1. 실험 계획:
실험에 사용된 웨이퍼는 시중에서 판매되고 있습니다.6인치 N형 SiC 웨이퍼. 포토레지스트는 스핀코터를 이용해 도포합니다. 접착은 자체 개발한 Seed Hot Press Furnace를 사용하여 이루어집니다.
1.1 종자 결정 고정 방식:
현재 SiC 종자정 접착 방식은 접착형과 현탁형의 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다.
접착 유형 구성표(그림 1): 여기에는SiC 웨이퍼흑연 종이 층을 완충층으로 사용하여 흑연 판에 갭을 제거합니다.SiC 웨이퍼그리고 흑연판. 실제 생산에서는 흑연지와 흑연판 사이의 결합력이 약해 고온 성장 과정에서 종자결정이 잦아 떨어져 성장이 실패하는 경우가 많다.
서스펜션 유형 구성표(그림 2): 일반적으로 글루 탄화 또는 코팅 방법을 사용하여 SiC 웨이퍼의 결합 표면에 조밀한 탄소 필름이 생성됩니다. 그만큼SiC 웨이퍼그런 다음 두 개의 흑연 판 사이에 고정되어 흑연 도가니 상단에 배치되어 탄소 필름이 웨이퍼를 보호하는 동안 안정성을 보장합니다. 그러나 코팅을 통해 탄소막을 만드는 것은 비용이 많이 들고 산업 생산에 적합하지 않습니다. 접착제 탄화 방법은 탄소 필름 품질이 일정하지 않아 접착력이 강하고 완벽하게 조밀한 탄소 필름을 얻기가 어렵습니다. 또한 흑연 플레이트를 클램핑하면 웨이퍼 표면의 일부가 차단되어 웨이퍼의 유효 성장 영역이 줄어듭니다.
위의 두 가지 방식을 기반으로 새로운 접착 및 중첩 방식이 제안됩니다(그림 3).
SiC 웨이퍼 접합면에 글루 탄화 방식을 사용해 상대적으로 치밀한 탄소막을 생성해 조명 하에서도 큰 빛샘 현상이 발생하지 않습니다.
탄소 필름으로 덮인 SiC 웨이퍼는 흑연 종이에 접착되며, 접착 표면은 탄소 필름 측이 됩니다. 접착층은 빛 아래서 균일하게 검은색으로 나타나야 합니다.
흑연 종이는 흑연 판으로 고정되고 결정 성장을 위해 흑연 도가니 위에 매달려 있습니다.
1.2 접착제:
포토레지스트의 점도는 필름 두께 균일성에 큰 영향을 미칩니다. 동일한 회전 속도에서 점도가 낮을수록 접착 필름이 더 얇고 균일해집니다. 따라서 적용 요구 사항 내에서 저점도 포토레지스트가 선택됩니다.
실험을 통해 탄화접착제의 점도가 카본필름과 웨이퍼의 결합강도에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 점도가 높으면 스핀코터를 사용하여 균일하게 도포하기 어렵고, 점도가 낮으면 접착력이 약해 후속 접착 공정에서 접착제 흐름과 외부 압력으로 인해 탄소막 균열이 발생합니다. 실험적 연구를 통해 탄화접착제의 점도는 100mPa·s로 결정되었고, 접착접착제의 점도는 25mPa·s로 설정되었다.
1.3 작동 진공:
SiC 웨이퍼에 탄소막을 생성하는 과정에는 SiC 웨이퍼 표면의 접착층을 탄화시키는 과정이 포함되며, 이는 진공 또는 아르곤 보호 환경에서 수행되어야 합니다. 실험 결과는 아르곤으로 보호된 환경이 고진공 환경보다 탄소 필름 생성에 더 도움이 된다는 것을 보여줍니다. 진공 환경을 사용하는 경우 진공 수준은 1 Pa 이하이어야 합니다.
SiC 종자정을 접합하는 과정에는 SiC 웨이퍼를 흑연 판/흑연 종이에 접합하는 과정이 포함됩니다. 고온에서 흑연 재료에 대한 산소의 침식 효과를 고려하면 이 공정은 진공 조건에서 수행되어야 합니다. 다양한 진공 수준이 접착층에 미치는 영향을 연구했습니다. 실험 결과를 표 1에 나타내었다. 저진공 조건에서는 공기 중의 산소 분자가 완전히 제거되지 않아 접착층이 불완전해지는 것을 알 수 있다. 진공 수준이 10 Pa 미만이면 접착층에 대한 산소 분자의 침식 효과가 크게 감소합니다. 진공 수준이 1 Pa 미만이면 침식 효과가 완전히 제거됩니다.
게시 시간: 2024년 6월 11일