Графітавыя асновы з пакрыццём SiC звычайна выкарыстоўваюцца для падтрымкі і нагрэву монакрышталічных падкладак у металаарганічных абсталяванні для хімічнага асаджэння з паравай фазы (MOCVD). Тэрмастабільнасць, цеплавая аднастайнасць і іншыя параметры эксплуатацыйных характарыстык графітавай асновы з SiC-пакрыццём гуляюць вырашальную ролю ў якасці эпітаксіяльнага росту матэрыялу, таму гэта асноўны кампанент абсталявання MOCVD.
У працэсе вытворчасці пласцін эпітаксіяльныя пласты дадаткова ствараюцца на некаторых падкладках пласцін, каб палегчыць вытворчасць прылад. Тыповыя святлодыёдныя святловыпрамяняльныя прылады павінны падрыхтаваць эпітаксіяльныя пласты GaAs на крамянёвых падкладках; Эпітаксійны пласт SiC вырошчваецца на токаправоднай падкладцы SiC для стварэння такіх прылад, як SBD, MOSFET і г.д., для высокага напружання, моцнага току і іншых прымянення энергіі; Эпітаксійны пласт GaN пабудаваны на напаўізаляванай падкладцы SiC для далейшай канструкцыі HEMT і іншых прылад для радыёчастотных прыкладанняў, такіх як сувязь. Гэты працэс неаддзельны ад CVD абсталявання.
У абсталяванні CVD падкладка не можа быць непасрэдна размешчана на метале або проста размешчана на аснове для эпітаксійнага нанясення, таму што гэта ўключае ў сябе паток газу (гарызантальны, вертыкальны), тэмпературу, ціск, фіксацыю, вылучэнне забруджвальных рэчываў і іншыя аспекты фактары ўплыву. Такім чынам, неабходна аснова, а затым падкладка змяшчаецца на дыск, а затым праводзіцца эпітаксіяльнае нанясенне на падкладку з дапамогай тэхналогіі CVD, і гэта аснова з'яўляецца графітавай асновай з пакрыццём з SiC (таксама вядомай як латок).
Графітавыя асновы з пакрыццём SiC звычайна выкарыстоўваюцца для падтрымкі і нагрэву монакрышталічных падкладак у металаарганічных абсталяванні для хімічнага асаджэння з паравай фазы (MOCVD). Тэрмастабільнасць, цеплавая аднастайнасць і іншыя параметры эксплуатацыйных характарыстык графітавай асновы з SiC-пакрыццём гуляюць вырашальную ролю ў якасці эпітаксіяльнага росту матэрыялу, таму гэта асноўны кампанент абсталявання MOCVD.
Металаарганічнае хімічнае нанясенне з паравай фазы (MOCVD) - гэта асноўная тэхналогія эпітаксіяльнага росту плёнак GaN у сінім святлодыёдзе. Ён мае такія перавагі, як простая эксплуатацыя, кіраваная хуткасць росту і высокая чысціня плёнак GaN. У якасці важнага кампанента рэакцыйнай камеры абсталявання MOCVD апорная аснова, якая выкарыстоўваецца для эпітаксіяльнага росту плёнкі GaN, павінна мець такія перавагі, як устойлівасць да высокіх тэмператур, аднастайная цеплаправоднасць, добрая хімічная стабільнасць, моцная ўстойлівасць да тэрмічнага ўдару і г. д. Графітавы матэрыял можа адпавядаць вышэйпералічаныя ўмовы.
Як адзін з асноўных кампанентаў абсталявання MOCVD, графітавая аснова з'яўляецца носьбітам і награвальным целам падкладкі, што непасрэдна вызначае аднастайнасць і чысціню плёнкавага матэрыялу, таму яе якасць непасрэдна ўплывае на падрыхтоўку эпітаксійнага ліста, і ў той жа час час, з павелічэннем колькасці выкарыстанняў і змяненнем умоў працы, вельмі лёгка насіць, прыналежнасць да расходных матэрыялаў.
Хоць графіт мае выдатную цеплаправоднасць і стабільнасць, ён мае добрую перавагу ў якасці базавага кампанента абсталявання MOCVD, але ў працэсе вытворчасці графіт раз'ядае парашок з-за рэшткаў агрэсіўных газаў і металічных арганічных рэчываў, а таксама працягласці службы. графітавай асновы будзе значна зніжана. У той жа час графітавы парашок, які падае, забруджвае мікрасхему.
З'яўленне тэхналогіі нанясення пакрыцця можа забяспечыць фіксацыю паверхні парашка, павысіць цеплаправоднасць і выраўнаваць размеркаванне цяпла, што стала асноўнай тэхналогіяй для вырашэння гэтай праблемы. Графітавая аснова ў асяроддзі выкарыстання абсталявання MOCVD, пакрыццё паверхні графітавай асновы павінна адпавядаць наступным характарыстыкам:
(1) Графітавая аснова можа быць цалкам загорнута, і шчыльнасць добрая, у адваротным выпадку графітавая аснова лёгка падвяргаецца карозіі ў агрэсіўным газе.
(2) Трываласць камбінацыі з графітавай асновай высокая, каб гарантаваць, што пакрыццё нялёгка адваліцца пасля некалькіх цыклаў высокіх і нізкіх тэмператур.
(3) Ён мае добрую хімічную стабільнасць, каб пазбегнуць разбурэння пакрыцця пры высокай тэмпературы і агрэсіўнай атмасферы.
SiC мае такія перавагі, як устойлівасць да карозіі, высокая цеплаправоднасць, устойлівасць да тэрмічнага ўдару і высокая хімічная стабільнасць, і можа добра працаваць у эпітаксіяльнай атмасферы GaN. Акрамя таго, каэфіцыент цеплавога пашырэння SiC вельмі мала адрозніваецца ад каэфіцыента цеплавога пашырэння графіту, таму SiC з'яўляецца пераважным матэрыялам для пакрыцця паверхні графітавай асновы.
У цяперашні час агульны SiC - гэта ў асноўным тыпы 3C, 4H і 6H, і розныя тыпы крышталяў SiC выкарыстоўваюцца па-рознаму. Напрыклад, 4H-SiC можа вырабляць прылады высокай магутнасці; 6H-SiC з'яўляецца найбольш стабільным і можа вырабляць фотаэлектрычныя прылады; З-за сваёй структуры, падобнай да GaN, 3C-SiC можа быць выкарыстаны для вытворчасці эпітаксіяльнага пласта GaN і вырабу радыёчастотных прылад SiC-GaN. 3C-SiC таксама шырока вядомы як β-SiC, і важнае прымяненне β-SiC - плёнка і матэрыял для пакрыцця, таму β-SiC у цяперашні час з'яўляецца асноўным матэрыялам для пакрыцця.
Спосаб атрымання пакрыцця з карбіду крэмнію
У цяперашні час метады падрыхтоўкі SiC-пакрыццяў у асноўным уключаюць метад гель-золя, метад убудавання, метад нанясення пакрыцця пэндзлем, метад плазменнага напылення, метад хімічнай газавай рэакцыі (CVR) і метад хімічнага асаджэння з паравай фазы (CVD).
Спосаб убудавання:
Метад уяўляе сабой разнавіднасць высокатэмпературнага цвёрдафазнага спякання, пры якім у якасці ўбудоўнага парашка ў асноўным выкарыстоўваецца сумесь парашка Si і парашка C, у які ўкладваецца парашок графітавай матрыцы, а спяканне пры высокай тэмпературы праводзіцца ў інэртным газе. , і, нарэшце, пакрыццё SiC атрымліваецца на паверхні графітавай матрыцы. Працэс просты, і спалучэнне паміж пакрыццём і падкладкай добрае, але аднастайнасць пакрыцця ўздоўж напрамку таўшчыні дрэнная, што лёгка стварае больш адтулін і прыводзіць да нізкай устойлівасці да акіслення.
Спосаб нанясення пэндзля:
Метад нанясення пэндзля ў асноўным заключаецца ў нанясенні вадкай сыравіны на паверхню графітавай матрыцы, а затым адверджанні сыравіны пры пэўнай тэмпературы для падрыхтоўкі пакрыцця. Працэс просты і кошт невысокі, але пакрыццё, прыгатаванае метадам нанясення пэндзля, слабае ў спалучэнні з падкладкай, аднастайнасць пакрыцця дрэнная, пакрыццё тонкае і ўстойлівасць да акіслення нізкая, і неабходныя іншыя метады, каб дапамагчы гэта.
Метад плазменнага напылення:
Метад плазменнага распылення ў асноўным заключаецца ў распыленні расплаўленага або полурасплавленного сыравіны на паверхню графітавай матрыцы з дапамогай плазменнай гарматы, а затым застывання і злучэння з адукацыяй пакрыцця. Метад просты ў эксплуатацыі і дазваляе атрымаць адносна шчыльнае пакрыццё з карбіду крэмнію, але пакрыццё з карбіду крэмнію, атрыманае гэтым метадам, часта бывае занадта слабым і прыводзіць да слабой устойлівасці да акіслення, таму яно звычайна выкарыстоўваецца для падрыхтоўкі кампазітнага пакрыцця SiC для паляпшэння якасць пакрыцця.
Гель-золь метад:
Метад гель-золь у асноўным заключаецца ў падрыхтоўцы аднастайнага і празрыстага раствора золя, які пакрывае паверхню матрыцы, высушванні ў гель і затым спяканні для атрымання пакрыцця. Гэты метад просты ў эксплуатацыі і нізкі кошт, але атрыманае пакрыццё мае некаторыя недахопы, такія як нізкая ўстойлівасць да тэрмічнага ўдару і лёгкае парэпанне, таму яно не можа быць шырока выкарыстана.
Хімічная газавая рэакцыя (CVR):
CVR у асноўным стварае SiC-пакрыццё з дапамогай парашка Si і SiO2 для атрымання пары SiO пры высокай тэмпературы, і шэраг хімічных рэакцый адбываецца на паверхні падкладкі з матэрыялу C. Пакрыццё SiC, атрыманае гэтым метадам, цесна звязана з падкладкай, але тэмпература рэакцыі вышэй і кошт вышэй.
Хімічнае асаджэнне з пароў (CVD):
У цяперашні час CVD з'яўляецца асноўнай тэхналогіяй для падрыхтоўкі SiC пакрыцця на паверхні падкладкі. Асноўны працэс - гэта серыя фізічных і хімічных рэакцый газафазнага рэагента на паверхні падкладкі, і, нарэшце, пакрыццё SiC рыхтуецца шляхам нанясення на паверхню падкладкі. Пакрыццё SiC, прыгатаванае з дапамогай тэхналогіі CVD, цесна звязана з паверхняй падкладкі, што можа эфектыўна палепшыць устойлівасць да акіслення і абляцыйную ўстойлівасць матэрыялу падкладкі, але час нанясення гэтага метаду большы, а рэакцыйны газ мае пэўную таксічнасць газ.
Сітуацыя на рынку графітавай асновы з пакрыццём SiC
Калі замежныя вытворцы пачалі рана, яны мелі відавочнае лідэрства і высокую долю рынку. На міжнародным узроўні асноўнымі пастаўшчыкамі графітавай асновы з пакрыццём SiC з'яўляюцца галандская Xycard, германская SGL Carbon (SGL), японская Toyo Carbon, амерыканская MEMC і іншыя кампаніі, якія ў асноўным займаюць міжнародны рынак. Нягледзячы на тое, што Кітай прабіў ключавую асноўную тэхналогію раўнамернага росту SiC-пакрыцця на паверхні графітавай матрыцы, высакаякасная графітавая матрыца па-ранейшаму абапіраецца на нямецкія SGL, Japan Toyo Carbon і іншыя прадпрыемствы, графітавая матрыца, якую прадстаўляюць айчынныя прадпрыемствы, уплывае на абслугоўванне. тэрмін службы з-за цеплаправоднасці, модуля пругкасці, модуля цвёрдасці, дэфектаў рашоткі і іншых праблем якасці. Абсталяванне MOCVD не можа адпавядаць патрабаванням выкарыстання графітавай асновы з пакрыццём SiC.
Паўправадніковая прамысловасць Кітая хутка развіваецца, з паступовым павелічэннем хуткасці лакалізацыі эпітаксіяльнага абсталявання MOCVD і пашырэннем іншых прымянення тэхналагічных працэсаў чакаецца, што будучы рынак графітавай асновы з пакрыццём з SiC будзе хутка расці. Паводле папярэдніх ацэнак галіны, у бліжэйшыя некалькі гадоў унутраны рынак графітавай базы перавысіць 500 мільёнаў юаняў.
Графітавая аснова з пакрыццём SiC з'яўляецца асноўным кампанентам абсталявання для індустрыялізацыі складаных паўправаднікоў, засваенне ключавой асноўнай тэхналогіі яе вытворчасці і вытворчасці, а таксама рэалізацыя лакалізацыі ўсёй галіновай ланцужкі сыравіна-тэхналагічныя працэсы-абсталяванне мае вялікае стратэгічнае значэнне для забеспячэння развіцця Паўправадніковая прамысловасць Кітая. Поле айчыннай графітавай асновы з пакрыццём з карбіду карбіду бурна развіваецца, і якасць прадукцыі можа хутка дасягнуць міжнароднага высокага ўзроўню.
Час публікацыі: 24 ліпеня 2023 г