Grafitne baze obložene SiC obično se koriste za podršku i zagrijavanje monokristalnih supstrata u opremi za metal-organsko hemijsko taloženje pare (MOCVD). Termička stabilnost, termička uniformnost i drugi parametri performansi baze grafita obložene SiC-om igraju odlučujuću ulogu u kvaliteti rasta epitaksijalnog materijala, tako da je ključna komponenta MOCVD opreme.
U procesu proizvodnje pločice, epitaksijalni slojevi se dalje konstruiraju na nekim podlogama pločice kako bi se olakšala proizvodnja uređaja. Tipični LED uređaji koji emituju svjetlost trebaju pripremiti epitaksijalne slojeve GaAs na silikonskim podlogama; SiC epitaksijalni sloj se uzgaja na provodljivoj SiC podlozi za konstrukciju uređaja kao što su SBD, MOSFET, itd., za visoke napone, velike struje i druge energetske primjene; GaN epitaksijalni sloj je konstruisan na poluizolovanoj SiC podlozi za dalju konstrukciju HEMT i drugih uređaja za RF aplikacije kao što je komunikacija. Ovaj proces je neodvojiv od CVD opreme.
U CVD opremi, supstrat se ne može direktno postaviti na metal ili jednostavno postaviti na podlogu za epitaksijalno taloženje, jer uključuje protok gasa (horizontalni, vertikalni), temperaturu, pritisak, fiksaciju, odvajanje zagađivača i druge aspekte faktore uticaja. Zbog toga je potrebna baza, a zatim se supstrat postavlja na disk, a zatim se vrši epitaksijalno taloženje na podlogu pomoću CVD tehnologije, a ta baza je grafitna baza obložena SiC-om (također poznata kao tray).
Grafitne baze obložene SiC obično se koriste za podršku i zagrijavanje monokristalnih supstrata u opremi za metal-organsko hemijsko taloženje pare (MOCVD). Termička stabilnost, termička uniformnost i drugi parametri performansi baze grafita obložene SiC-om igraju odlučujuću ulogu u kvaliteti rasta epitaksijalnog materijala, tako da je ključna komponenta MOCVD opreme.
Metal-organsko hemijsko taloženje pare (MOCVD) je glavna tehnologija za epitaksijalni rast GaN filmova u plavoj LED diodi. Ima prednosti jednostavnog rada, kontrolisane stope rasta i visoke čistoće GaN filmova. Kao važna komponenta u reakcionoj komori MOCVD opreme, baza ležaja koja se koristi za epitaksijalni rast GaN filma treba da ima prednosti otpornosti na visoke temperature, ujednačene toplotne provodljivosti, dobre hemijske stabilnosti, jake otpornosti na toplotni udar, itd. Grafitni materijal može zadovoljiti gore navedenim uslovima.
Kao jedna od osnovnih komponenti MOCVD opreme, grafitna baza je nosilac i grijaće tijelo podloge, što direktno određuje ujednačenost i čistoću filmskog materijala, pa njegov kvalitet direktno utiče na pripremu epitaksijalne ploče, a istovremeno Vremenom, sa povećanjem broja upotreba i promenom uslova rada, veoma se lako nosi, spada u potrošni materijal.
Iako grafit ima odličnu toplotnu provodljivost i stabilnost, ima dobru prednost kao osnovna komponenta MOCVD opreme, ali u procesu proizvodnje, grafit će korodirati prah zbog ostatka korozivnih gasova i metalnih organskih materija, i životnog veka uređaja. grafitna baza će se znatno smanjiti. Istovremeno, grafitni prah koji pada će uzrokovati zagađenje čipa.
Pojava tehnologije premaza može osigurati površinsku fiksaciju praha, poboljšati toplinsku provodljivost i ujednačiti distribuciju topline, što je postala glavna tehnologija za rješavanje ovog problema. Grafitna baza u okruženju upotrebe MOCVD opreme, površinski premaz grafitne baze treba da ispunjava sljedeće karakteristike:
(1) Grafitna baza može biti potpuno omotana, a gustina je dobra, inače se grafitna baza lako može korodirati u korozivnom plinu.
(2) Čvrstoća kombinacije sa grafitnom bazom je visoka kako bi se osiguralo da premaz nije lako otpasti nakon nekoliko ciklusa visoke temperature i niske temperature.
(3) Ima dobru hemijsku stabilnost kako bi se izbjegao kvar premaza na visokoj temperaturi i korozivnoj atmosferi.
SiC ima prednosti otpornosti na koroziju, visoke toplotne provodljivosti, otpornosti na termalni udar i visoke hemijske stabilnosti i može dobro da radi u epitaksijalnoj atmosferi GaN. Osim toga, koeficijent toplinskog širenja SiC-a se vrlo malo razlikuje od koeficijenta grafita, tako da je SiC poželjni materijal za površinski premaz grafitne baze.
Trenutno je uobičajeni SiC uglavnom tip 3C, 4H i 6H, a upotreba SiC različitih tipova kristala je različita. Na primjer, 4H-SiC može proizvoditi uređaje velike snage; 6H-SiC je najstabilniji i može proizvoditi fotoelektrične uređaje; Zbog svoje strukture slične GaN, 3C-SiC se može koristiti za proizvodnju GaN epitaksijalnog sloja i proizvodnju SiC-GaN RF uređaja. 3C-SiC je također poznat kao β-SiC, a važna upotreba β-SiC je kao film i materijal za oblaganje, tako da je β-SiC trenutno glavni materijal za premazivanje.
Metoda za pripremu silicijum karbidnog premaza
Trenutno, metode pripreme SiC prevlake uglavnom uključuju metodu gel-sol, metodu ugradnje, metodu premazanja četkom, metodu raspršivanja plazmom, metodu hemijske gasne reakcije (CVR) i metodu hemijskog taloženja pare (CVD).
Metoda ugradnje:
Metoda je vrsta visokotemperaturnog sinterovanja čvrste faze, koja uglavnom koristi mješavinu praha Si i C praha kao praha za ugradnju, grafitna matrica se stavlja u prah za ugradnju, a visokotemperaturno sinteriranje se provodi u inertnom plinu. , a na kraju se dobije SiC premaz na površini grafitne matrice. Proces je jednostavan i kombinacija između premaza i podloge je dobra, ali je ujednačenost premaza duž smjera debljine loša, što lako stvara više rupa i dovodi do slabe otpornosti na oksidaciju.
Metoda premazanja četkom:
Metoda premazanja četkom je uglavnom četkanje tekuće sirovine na površini grafitne matrice, a zatim očvršćavanje sirovog materijala na određenoj temperaturi za pripremu premaza. Proces je jednostavan i cijena je niska, ali premaz pripremljen metodom premazivanja četkom je slab u kombinaciji s podlogom, ujednačenost premaza je loša, premaz je tanak i otpornost na oksidaciju niska, a druge metode su potrebne za pomoć to.
Metoda prskanja plazmom:
Metoda raspršivanja plazmom se uglavnom sastoji od raspršivanja rastopljenih ili poluotopljenih sirovina na površinu grafitne matrice plazma pištoljem, a zatim učvršćivanje i spajanje kako bi se formirao premaz. Metoda je jednostavna za rukovanje i može pripremiti relativno gustu prevlaku od silicijum karbida, ali je premaz od silicijum karbida pripremljen ovom metodom često preslab i dovodi do slabe otpornosti na oksidaciju, pa se uglavnom koristi za pripremu SiC kompozitnog premaza za poboljšanje kvaliteta premaza.
Gel-sol metoda:
Metoda gel-sol je uglavnom priprema jednolične i prozirne otopine sola koja pokriva površinu matrice, sušenje u gel i zatim sinteriranje da bi se dobio premaz. Ova metoda je jednostavna za rukovanje i jeftina, ali proizvedeni premaz ima neke nedostatke kao što su niska otpornost na termički udar i lako pucanje, tako da se ne može široko koristiti.
Hemijska gasna reakcija (CVR) :
CVR uglavnom stvara SiC premaz korištenjem Si i SiO2 praha za stvaranje SiO pare na visokoj temperaturi, a niz kemijskih reakcija se događa na površini podloge C materijala. SiC premaz pripremljen ovom metodom usko je vezan za podlogu, ali je temperatura reakcije viša i cijena je veća.
Hemijsko taloženje pare (CVD) :
Trenutno je CVD glavna tehnologija za pripremu SiC premaza na površini podloge. Glavni proces je niz fizičkih i hemijskih reakcija reaktantnog materijala u gasnoj fazi na površini supstrata, a na kraju se SiC premaz priprema taloženjem na površinu supstrata. SiC premaz pripremljen CVD tehnologijom je usko vezan za površinu supstrata, što može efikasno poboljšati otpornost na oksidaciju i ablativnu otpornost materijala supstrata, ali je vreme taloženja ove metode duže, a reakcioni gas ima određenu toksičnost. gas.
Situacija na tržištu grafitne baze premazane SiC
Kada su strani proizvođači počeli rano, imali su jasno vodstvo i visok udio na tržištu. Na međunarodnom nivou, glavni dobavljači grafitne baze premazane SiC su holandski Xycard, njemački SGL Carbon (SGL), Japan Toyo Carbon, američki MEMC i druge kompanije, koje u osnovi zauzimaju međunarodno tržište. Iako je Kina probila ključnu osnovnu tehnologiju ravnomjernog rasta SiC premaza na površini grafitne matrice, visokokvalitetna grafitna matrica se i dalje oslanja na njemački SGL, Japan Toyo Carbon i druga poduzeća, grafitna matrica koju pružaju domaća preduzeća utječe na uslugu vijek trajanja zbog toplinske provodljivosti, modula elastičnosti, krutog modula, defekata rešetke i drugih problema s kvalitetom. MOCVD oprema ne može zadovoljiti zahtjeve upotrebe grafitne baze obložene SiC.
Kineska industrija poluvodiča se brzo razvija, s postepenim povećanjem stope lokalizacije MOCVD epitaksijalne opreme i širenjem drugih procesnih aplikacija, očekuje se da će buduće tržište proizvoda na bazi grafita sa SiC-om brzo rasti. Prema preliminarnim procjenama industrije, domaće tržište grafitne baze će u narednih nekoliko godina premašiti 500 miliona juana.
Grafitna baza obložena SiC je osnovna komponenta opreme za industrijalizaciju složenih poluvodiča, koja ovladava ključnom osnovnom tehnologijom njene proizvodnje i proizvodnje, a realizacija lokalizacije čitavog lanca industrije sirovina-procesna-oprema je od velikog strateškog značaja za osiguranje razvoja Kineska industrija poluprovodnika. Područje domaće grafitne baze premazane SiC je u procvatu, a kvalitet proizvoda uskoro može dostići međunarodni napredni nivo.
Vrijeme objave: Jul-24-2023