أجزاء أشباه الموصلات - قاعدة الجرافيت المطلية بـ SiC

تُستخدم قواعد الجرافيت المطلية بـ SiC بشكل شائع لدعم وتسخين الركائز البلورية المفردة في معدات ترسيب البخار الكيميائي المعدني العضوي (MOCVD). يلعب الاستقرار الحراري، والتوحيد الحراري ومعايير الأداء الأخرى لقاعدة الجرافيت المطلية بـ SiC دورًا حاسمًا في جودة نمو المواد الفوقي، لذلك فهو المكون الرئيسي الأساسي لمعدات MOCVD.

في عملية تصنيع الرقاقات، يتم بناء الطبقات الفوقية أيضًا على بعض ركائز الرقاقات لتسهيل تصنيع الأجهزة. تحتاج الأجهزة الباعثة للضوء LED النموذجية إلى إعداد طبقات الفوقي من GaAs على ركائز السيليكون؛ تتم زراعة الطبقة الفوقية من SiC على الركيزة الموصلة من SiC لبناء أجهزة مثل SBD وMOSFET وما إلى ذلك، لتطبيقات الجهد العالي والتيار العالي وتطبيقات الطاقة الأخرى؛ يتم إنشاء الطبقة الفوقية GaN على ركيزة SiC شبه معزولة لمواصلة بناء HEMT والأجهزة الأخرى لتطبيقات الترددات اللاسلكية مثل الاتصالات. هذه العملية لا يمكن فصلها عن معدات الأمراض القلبية الوعائية.

في معدات CVD، لا يمكن وضع الركيزة مباشرة على المعدن أو وضعها ببساطة على قاعدة للترسيب الفوقي، لأنها تتضمن تدفق الغاز (أفقيًا وعموديًا)، ودرجة الحرارة، والضغط، والتثبيت، وطرح الملوثات وغيرها من جوانب عوامل التأثير. لذلك، من الضروري استخدام قاعدة، ثم وضع الركيزة على القرص، ثم استخدام تقنية CVD للترسيب الفوقي على الركيزة، وهي قاعدة الجرافيت المطلية بـ SiC (المعروفة أيضًا باسم الدرج).

تُستخدم قواعد الجرافيت المطلية بـ SiC بشكل شائع لدعم وتسخين الركائز البلورية المفردة في معدات ترسيب البخار الكيميائي المعدني العضوي (MOCVD). يلعب الاستقرار الحراري، والتوحيد الحراري ومعايير الأداء الأخرى لقاعدة الجرافيت المطلية بـ SiC دورًا حاسمًا في جودة نمو المواد الفوقي، لذلك فهو المكون الرئيسي الأساسي لمعدات MOCVD.

يعد ترسيب البخار الكيميائي المعدني العضوي (MOCVD) هو التقنية السائدة للنمو الفوقي لأفلام GaN في LED الأزرق. إنه يتميز بمزايا التشغيل البسيط ومعدل النمو الذي يمكن التحكم فيه والنقاء العالي لأفلام GaN. كمكون مهم في غرفة التفاعل لمعدات MOCVD، يجب أن تتمتع قاعدة المحمل المستخدمة للنمو الفوقي لفيلم GaN بمزايا مقاومة درجات الحرارة العالية، والتوصيل الحراري الموحد، والاستقرار الكيميائي الجيد، ومقاومة الصدمات الحرارية القوية، وما إلى ذلك. يمكن أن تلبي مادة الجرافيت الشروط المذكورة أعلاه.

باعتبارها واحدة من المكونات الأساسية لمعدات MOCVD، فإن قاعدة الجرافيت هي الناقل وجسم التسخين للركيزة، والتي تحدد بشكل مباشر توحيد ونقاء مادة الفيلم، وبالتالي فإن جودتها تؤثر بشكل مباشر على تحضير الورقة الفوقي، وفي نفس الوقت مع زيادة عدد الاستخدامات وتغيير ظروف العمل، من السهل جدًا ارتداؤها، تنتمي إلى المواد الاستهلاكية.

على الرغم من أن الجرافيت يتمتع بموصلية حرارية واستقرار ممتازين، إلا أنه يتمتع بميزة جيدة كمكون أساسي لمعدات MOCVD، ولكن في عملية الإنتاج، سوف يؤدي الجرافيت إلى تآكل المسحوق بسبب بقايا الغازات المسببة للتآكل والمواد العضوية المعدنية، وعمر خدمة الجرافيت سيتم تقليل قاعدة الجرافيت بشكل كبير. وفي الوقت نفسه، فإن مسحوق الجرافيت المتساقط سوف يسبب تلوثًا للرقاقة.

ظهور تكنولوجيا الطلاء يمكن أن يوفر تثبيت المسحوق السطحي، ويعزز التوصيل الحراري، ويعادل توزيع الحرارة، والتي أصبحت التكنولوجيا الرئيسية لحل هذه المشكلة. قاعدة الجرافيت في بيئة استخدام معدات MOCVD، يجب أن يلبي طلاء سطح قاعدة الجرافيت الخصائص التالية:

(1) يمكن تغليف قاعدة الجرافيت بالكامل، وتكون الكثافة جيدة، وإلا فمن السهل أن تتآكل قاعدة الجرافيت في الغاز المتآكل.

(2) قوة الجمع مع قاعدة الجرافيت عالية لضمان عدم سقوط الطلاء بسهولة بعد عدة دورات في درجات الحرارة المرتفعة ودرجات الحرارة المنخفضة.

(3) لديها استقرار كيميائي جيد لتجنب فشل الطلاء في درجات الحرارة المرتفعة والجو المسبب للتآكل.

يتمتع SiC بمزايا مقاومة التآكل، والتوصيل الحراري العالي، ومقاومة الصدمات الحرارية، والاستقرار الكيميائي العالي، ويمكن أن يعمل بشكل جيد في الجو الفوقي GaN. بالإضافة إلى ذلك، فإن معامل التمدد الحراري لـ SiC يختلف قليلًا جدًا عن معامل الجرافيت، لذلك فإن SiC هي المادة المفضلة لطلاء سطح قاعدة الجرافيت.

في الوقت الحاضر، SiC الشائع هو بشكل أساسي نوع 3C، 4H و6H، واستخدامات SiC لأنواع الكريستال المختلفة مختلفة. على سبيل المثال، يمكن لشركة 4H-SiC تصنيع أجهزة عالية الطاقة؛ 6H-SiC هو الأكثر استقرارًا ويمكنه تصنيع الأجهزة الكهروضوئية؛ نظرًا لبنيته المشابهة لـ GaN، يمكن استخدام 3C-SiC لإنتاج الطبقة الفوقية لـ GaN وتصنيع أجهزة SiC-GaN RF. يُعرف 3C-SiC أيضًا باسم β-SiC، والاستخدام المهم لـ β-SiC هو كفيلم ومواد طلاء، لذا فإن β-SiC هي المادة الرئيسية للطلاء حاليًا.