SiC-bedekte grafietbasisse word algemeen gebruik om enkelkristalsubstrate in metaal-organiese chemiese dampneerlegging (MOCVD) toerusting te ondersteun en te verhit. Die termiese stabiliteit, termiese eenvormigheid en ander prestasieparameters van SiC-bedekte grafietbasis speel 'n deurslaggewende rol in die kwaliteit van epitaksiale materiaalgroei, so dit is die kern-sleutelkomponent van MOCVD-toerusting.
In die proses van wafelvervaardiging word epitaksiale lae verder op sommige wafelsubstrate gebou om die vervaardiging van toestelle te vergemaklik. Tipiese LED-liguitstralende toestelle moet epitaksiale lae GaAs op silikonsubstrate voorberei; Die SiC-epitaksiale laag word op die geleidende SiC-substraat gegroei vir die konstruksie van toestelle soos SBD, MOSFET, ens., vir hoë spanning, hoë stroom en ander kragtoepassings; GaN epitaksiale laag word op semi-geïsoleerde SiC-substraat gebou om HEMT en ander toestelle vir RF-toepassings soos kommunikasie verder te bou. Hierdie proses is onafskeidbaar van CVD-toerusting.
In die CVD-toerusting kan die substraat nie direk op die metaal geplaas word of bloot op 'n basis geplaas word vir epitaksiale afsetting nie, want dit behels die gasvloei (horisontaal, vertikaal), temperatuur, druk, fiksasie, afskeiding van besoedelingstowwe en ander aspekte van die invloedsfaktore. Daarom is 'n basis nodig, en dan word die substraat op die skyf geplaas, en dan word die epitaksiale afsetting op die substraat uitgevoer met behulp van CVD-tegnologie, en hierdie basis is die SiC-bedekte grafietbasis (ook bekend as die skinkbord).
SiC-bedekte grafietbasisse word algemeen gebruik om enkelkristalsubstrate in metaal-organiese chemiese dampneerlegging (MOCVD) toerusting te ondersteun en te verhit. Die termiese stabiliteit, termiese eenvormigheid en ander prestasieparameters van SiC-bedekte grafietbasis speel 'n deurslaggewende rol in die kwaliteit van epitaksiale materiaalgroei, so dit is die kern-sleutelkomponent van MOCVD-toerusting.
Metaal-organiese chemiese dampneerlegging (MOCVD) is die hoofstroomtegnologie vir die epitaksiale groei van GaN-films in blou LED. Dit het die voordele van eenvoudige werking, beheerbare groeitempo en hoë suiwerheid van GaN-films. As 'n belangrike komponent in die reaksiekamer van MOCVD-toerusting, moet die drabasis wat vir GaN-film epitaksiale groei gebruik word, die voordele hê van hoë temperatuurweerstand, eenvormige termiese geleidingsvermoë, goeie chemiese stabiliteit, sterk termiese skokweerstand, ens. Grafietmateriaal kan voldoen bogenoemde voorwaardes.
As een van die kernkomponente van MOCVD-toerusting, is grafietbasis die draer en verwarmingsliggaam van die substraat, wat die eenvormigheid en suiwerheid van die filmmateriaal direk bepaal, sodat die kwaliteit daarvan direk die voorbereiding van die epitaksiale vel beïnvloed, en terselfdertyd tyd, met die toename van die aantal gebruike en die verandering van werksomstandighede, is dit baie maklik om te dra, wat tot die verbruiksgoedere behoort.
Alhoewel grafiet uitstekende termiese geleidingsvermoë en stabiliteit het, het dit 'n goeie voordeel as 'n basiskomponent van MOCVD-toerusting, maar in die produksieproses sal grafiet die poeier korrodeer as gevolg van die oorblyfsels van korrosiewe gasse en metaalorganiese stowwe, en die lewensduur van die grafietbasis sal aansienlik verminder word. Terselfdertyd sal die vallende grafietpoeier besoedeling aan die skyfie veroorsaak.
Die opkoms van bedekkingstegnologie kan oppervlakpoeierfiksasie verskaf, termiese geleidingsvermoë verbeter en hitteverspreiding gelyk maak, wat die hooftegnologie geword het om hierdie probleem op te los. Grafietbasis in MOCVD-toerustinggebruiksomgewing, grafietbasisoppervlakbedekking moet aan die volgende eienskappe voldoen:
(1) Die grafietbasis kan volledig toegedraai word, en die digtheid is goed, anders is die grafietbasis maklik om in die korrosiewe gas te roes.
(2) Die kombinasiesterkte met die grafietbasis is hoog om te verseker dat die deklaag nie maklik is om af te val na verskeie hoë- en laetemperatuursiklusse nie.
(3) Dit het goeie chemiese stabiliteit om bedekkingsmislukking in hoë temperatuur en korrosiewe atmosfeer te voorkom.
SiC het die voordele van korrosiebestandheid, hoë termiese geleidingsvermoë, termiese skokweerstand en hoë chemiese stabiliteit, en kan goed werk in GaN epitaksiale atmosfeer. Daarbenewens verskil die termiese uitsettingskoëffisiënt van SiC baie min van dié van grafiet, so SiC is die voorkeurmateriaal vir die oppervlakbedekking van grafietbasis.
Tans is die algemene SiC hoofsaaklik 3C-, 4H- en 6H-tipe, en die SiC-gebruike van verskillende kristaltipes verskil. Byvoorbeeld, 4H-SiC kan hoëkragtoestelle vervaardig; 6H-SiC is die mees stabiele en kan foto-elektriese toestelle vervaardig; As gevolg van sy soortgelyke struktuur as GaN, kan 3C-SiC gebruik word om GaN epitaksiale laag te vervaardig en SiC-GaN RF toestelle te vervaardig. 3C-SiC is ook algemeen bekend as β-SiC, en 'n belangrike gebruik van β-SiC is as 'n film en bedekkingsmateriaal, dus is β-SiC tans die hoofmateriaal vir bedekking.
Metode vir die voorbereiding van silikonkarbiedbedekking
Tans sluit die voorbereidingsmetodes van SiC-bedekking hoofsaaklik gel-sol-metode, inbeddingsmetode, kwasbedekkingsmetode, plasmaspuitmetode, chemiese gasreaksiemetode (CVR) en chemiese dampafsettingsmetode (CVD) in.
Inbedding metode:
Die metode is 'n soort hoë temperatuur vaste fase sintering, wat hoofsaaklik die mengsel van Si poeier en C poeier as die inbeddingspoeier gebruik, die grafietmatriks word in die inbeddingspoeier geplaas, en die hoë temperatuur sintering word in die inerte gas uitgevoer. , en uiteindelik word die SiC-bedekking op die oppervlak van die grafietmatriks verkry. Die proses is eenvoudig en die kombinasie tussen die deklaag en die substraat is goed, maar die eenvormigheid van die deklaag langs die dikterigting is swak, wat maklik is om meer gate te produseer en lei tot swak oksidasieweerstand.
Borsel coating metode:
Die kwasbedekkingsmetode is hoofsaaklik om die vloeibare grondstof op die oppervlak van die grafietmatriks te borsel, en dan die grondstof teen 'n sekere temperatuur te genees om die deklaag voor te berei. Die proses is eenvoudig en die koste is laag, maar die deklaag wat met die kwasbedekkingsmetode voorberei is, is swak in kombinasie met die substraat, die eenvormigheid van die deklaag is swak, die deklaag is dun en die oksidasieweerstand is laag, en ander metodes is nodig om te help dit.
Plasma bespuiting metode:
Die plasmabespuitingsmetode is hoofsaaklik om gesmelte of halfgesmelte grondstowwe op die oppervlak van die grafietmatriks met 'n plasmapistool te spuit, en dan stol en bind om 'n deklaag te vorm. Die metode is eenvoudig om te gebruik en kan 'n relatief digte silikonkarbiedbedekking voorberei, maar die silikonkarbiedbedekking wat deur die metode voorberei word, is dikwels te swak en lei tot swak oksidasieweerstand, dus word dit gewoonlik gebruik vir die voorbereiding van SiC saamgestelde bedekking om te verbeter die kwaliteit van die laag.
Gel-sol metode:
Die gel-sol-metode is hoofsaaklik om 'n eenvormige en deursigtige sol-oplossing voor te berei wat die oppervlak van die matriks bedek, in 'n gel droog word en dan sinter om 'n deklaag te verkry. Hierdie metode is eenvoudig om te bedryf en laag in koste, maar die deklaag wat vervaardig word, het 'n paar tekortkominge soos lae termiese skokweerstand en maklike krake, dus kan dit nie wyd gebruik word nie.
Chemiese gasreaksie (CVR):
CVR genereer hoofsaaklik SiC-bedekking deur Si- en SiO2-poeier te gebruik om SiO-stoom by hoë temperatuur te genereer, en 'n reeks chemiese reaksies vind op die oppervlak van C-materiaalsubstraat plaas. Die SiC-bedekking wat met hierdie metode voorberei is, is nou aan die substraat gebind, maar die reaksietemperatuur is hoër en die koste is hoër.
Chemiese dampneerslag (CVD):
Tans is CVD die belangrikste tegnologie vir die voorbereiding van SiC-bedekking op die substraatoppervlak. Die hoofproses is 'n reeks fisiese en chemiese reaksies van gasfase-reaktantmateriaal op die substraatoppervlak, en uiteindelik word die SiC-bedekking voorberei deur afsetting op die substraatoppervlak. Die SiC-bedekking wat deur CVD-tegnologie voorberei is, is nou gebind aan die oppervlak van die substraat, wat die oksidasieweerstand en ablatiewe weerstand van die substraatmateriaal effektief kan verbeter, maar die afsettingstyd van hierdie metode is langer, en die reaksiegas het 'n sekere giftige gas.
Die marksituasie van SiC-bedekte grafietbasis
Toe buitelandse vervaardigers vroeg begin het, het hulle 'n duidelike voorsprong en 'n hoë markaandeel gehad. Internasionaal is die hoofstroomverskaffers van SiC-bedekte grafietbasis Nederlandse Xycard, Duitsland SGL Carbon (SGL), Japan Toyo Carbon, die Verenigde State MEMC en ander maatskappye, wat basies die internasionale mark beset. Alhoewel China deur die sleutelkerntegnologie van eenvormige groei van SiC-bedekking op die oppervlak van grafietmatriks gebreek het, maak grafietmatriks van hoë gehalte steeds staat op Duitse SGL, Japan Toyo Carbon en ander ondernemings, beïnvloed die grafietmatriks wat deur plaaslike ondernemings verskaf word die diens lewensduur as gevolg van termiese geleidingsvermoë, elastiese modulus, rigiede modulus, traliefoute en ander kwaliteitsprobleme. Die MOCVD-toerusting kan nie voldoen aan die vereistes van die gebruik van SiC-bedekte grafietbasis nie.
China se halfgeleierbedryf ontwikkel vinnig, met die geleidelike toename van MOCVD-epitaksiale toerusting-lokaliseringstempo, en ander prosestoepassingsuitbreiding, word verwag dat die toekomstige SiC-bedekte grafietbasisprodukmark vinnig sal groei. Volgens voorlopige bedryfsberamings sal die binnelandse grafietbasismark 500 miljoen yuan in die volgende paar jaar oorskry.
SiC-bedekte grafietbasis is die kernkomponent van saamgestelde halfgeleier-industrialisasietoerusting, die bemeestering van die sleutelkerntegnologie van sy produksie en vervaardiging, en die realisering van die lokalisering van die hele grondstof-proses-toerusting-industrieketting is van groot strategiese belang om die ontwikkeling van China se halfgeleierbedryf. Die veld van binnelandse SiC-bedekte grafietbasis floreer, en die kwaliteit van die produk kan binnekort die internasionale gevorderde vlak bereik.
Pos tyd: Jul-24-2023