Grafitové základny potažené SiC se běžně používají k podepření a zahřívání monokrystalických substrátů v zařízení pro chemickou depozici z plynné fáze (MOCVD). Tepelná stabilita, tepelná stejnoměrnost a další výkonnostní parametry grafitové báze potažené SiC hrají rozhodující roli v kvalitě růstu epitaxního materiálu, takže je klíčovou složkou vybavení MOCVD.
V procesu výroby plátku jsou na některých plátkových substrátech dále konstruovány epitaxní vrstvy, aby se usnadnila výroba zařízení. Typická zařízení vyzařující světlo LED potřebují připravit epitaxní vrstvy GaAs na křemíkových substrátech; Epitaxní vrstva SiC se pěstuje na vodivém substrátu SiC pro konstrukci zařízení, jako jsou SBD, MOSFET atd., pro vysokonapěťové, vysokoproudé a jiné energetické aplikace; GaN epitaxní vrstva je konstruována na poloizolovaném SiC substrátu pro další konstrukci HEMT a dalších zařízení pro RF aplikace, jako je komunikace. Tento proces je neoddělitelný od zařízení CVD.
V zařízení CVD nelze substrát umístit přímo na kov nebo jednoduše umístit na základnu pro epitaxní nanášení, protože zahrnuje proudění plynu (horizontální, vertikální), teplotu, tlak, fixaci, uvolňování znečišťujících látek a další aspekty. ovlivňující faktory. Proto je zapotřebí základna a poté se substrát umístí na disk a poté se pomocí technologie CVD provede epitaxní depozice na substrát, přičemž tímto základem je grafitový základ potažený SiC (také známý jako tác).
Grafitové základny potažené SiC se běžně používají k podepření a zahřívání monokrystalických substrátů v zařízení pro chemickou depozici z plynné fáze (MOCVD). Tepelná stabilita, tepelná stejnoměrnost a další výkonnostní parametry grafitové báze potažené SiC hrají rozhodující roli v kvalitě růstu epitaxního materiálu, takže je klíčovou složkou vybavení MOCVD.
Metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD) je hlavní technologie pro epitaxní růst GaN filmů v modré LED. Má výhody jednoduchého ovládání, regulovatelné rychlosti růstu a vysoké čistoty GaN filmů. Jako důležitá součást v reakční komoře zařízení MOCVD musí mít ložisková základna používaná pro epitaxní růst GaN filmu výhody vysoké teplotní odolnosti, rovnoměrné tepelné vodivosti, dobré chemické stability, silné odolnosti proti tepelným šokům atd. Grafitový materiál může splňovat výše uvedené podmínky.
Jako jedna ze základních součástí zařízení MOCVD je grafitový základ nosičem a topným tělesem substrátu, který přímo určuje stejnoměrnost a čistotu filmového materiálu, takže jeho kvalita přímo ovlivňuje přípravu epitaxní fólie a zároveň času, s nárůstem počtu použití a změnou pracovních podmínek se velmi snadno nosí, patřící ke spotřebnímu materiálu.
Ačkoli má grafit vynikající tepelnou vodivost a stabilitu, má dobrou výhodu jako základní součást zařízení MOCVD, ale ve výrobním procesu bude grafit korodovat prášek kvůli zbytkům korozivních plynů a kovových organických látek a životnosti. grafitová základna se výrazně zmenší. Padající grafitový prášek zároveň způsobí znečištění čipu.
Vznik technologie povlakování může zajistit povrchovou fixaci prášku, zvýšit tepelnou vodivost a vyrovnat distribuci tepla, což se stalo hlavní technologií pro řešení tohoto problému. Grafitový základ v prostředí použití zařízení MOCVD, grafitový základní povrchový nátěr by měl splňovat následující vlastnosti:
(1) Grafitová základna může být plně zabalena a hustota je dobrá, jinak grafitová základna snadno zkoroduje v korozivním plynu.
(2) Kombinační pevnost s grafitovým základem je vysoká, aby bylo zajištěno, že povlak nebude snadno spadnout po několika cyklech vysoké a nízké teploty.
(3) Má dobrou chemickou stabilitu, aby se zabránilo selhání povlaku při vysoké teplotě a korozivní atmosféře.
SiC má výhody odolnosti proti korozi, vysoké tepelné vodivosti, odolnosti proti tepelným šokům a vysoké chemické stabilitě a může dobře fungovat v epitaxní atmosféře GaN. Kromě toho se koeficient tepelné roztažnosti SiC velmi málo liší od koeficientu grafitu, takže SiC je preferovaným materiálem pro povrchovou úpravu grafitové báze.
V současné době je běžný SiC hlavně typu 3C, 4H a 6H a použití SiC různých typů krystalů je různé. Například 4H-SiC může vyrábět vysoce výkonná zařízení; 6H-SiC je nejstabilnější a může vyrábět fotoelektrická zařízení; Vzhledem ke své podobné struktuře jako GaN lze 3C-SiC použít k výrobě epitaxní vrstvy GaN a výrobě SiC-GaN RF zařízení. 3C-SiC je také běžně známý jako β-SiC a důležité použití β-SiC je jako film a povlakový materiál, takže β-SiC je v současnosti hlavním materiálem pro povlakování.
Způsob přípravy povlaku z karbidu křemíku
V současné době mezi způsoby přípravy povlaků SiC patří především metoda gel-sol, metoda zalévání, metoda nanášení štětcem, metoda plazmového stříkání, metoda chemické reakce plynu (CVR) a metoda chemické depozice z plynné fáze (CVD).
Způsob vkládání:
Metoda je druh vysokoteplotního slinování v pevné fázi, který používá hlavně směs Si prášku a C prášku jako zalévacího prášku, grafitová matrice je umístěna do zalévacího prášku a vysokoteplotní slinování se provádí v inertním plynu. a nakonec se na povrchu grafitové matrice získá povlak SiC. Proces je jednoduchý a kombinace mezi povlakem a substrátem je dobrá, ale rovnoměrnost povlaku ve směru tloušťky je špatná, což snadno vytváří více otvorů a vede ke špatné odolnosti vůči oxidaci.
Způsob nanášení štětcem:
Metoda nanášení štětcem spočívá hlavně v kartáčování kapalné suroviny na povrchu grafitové matrice a následném vytvrzení suroviny při určité teplotě pro přípravu povlaku. Proces je jednoduchý a náklady jsou nízké, ale povlak připravený metodou nanášení štětcem je slabý v kombinaci se substrátem, stejnoměrnost povlaku je špatná, povlak je tenký a odolnost proti oxidaci je nízká a pro pomoc jsou zapotřebí další metody. to.
Metoda plazmového stříkání:
Metoda plazmového nástřiku spočívá hlavně v nástřiku roztavených nebo poloroztavených surovin na povrch grafitové matrice pomocí plazmové pistole a poté ztuhnutí a spojení za vzniku povlaku. Metoda je jednoduchá na ovládání a může připravit relativně hustý povlak karbidu křemíku, ale povlak karbidu křemíku připravený touto metodou je často příliš slabý a vede ke slabé oxidační odolnosti, takže se obecně používá pro přípravu kompozitního povlaku SiC pro zlepšení kvalitu nátěru.
Metoda gel-sol:
Metoda gel-sol spočívá hlavně v přípravě jednotného a transparentního roztoku solu pokrývajícího povrch matrice, sušení do gelu a následném slinování za účelem získání povlaku. Tato metoda je jednoduchá na provoz a nízká cena, ale vyrobený povlak má některé nedostatky, jako je nízká odolnost proti tepelnému šoku a snadné praskání, takže nemůže být široce používán.
Chemická reakce plynů (CVR):
CVR generuje hlavně SiC povlak pomocí Si a SiO2 prášku pro generování SiO páry při vysoké teplotě a na povrchu substrátu C materiálu dochází k řadě chemických reakcí. Povlak SiC připravený touto metodou je těsně spojen se substrátem, ale reakční teplota je vyšší a náklady jsou vyšší.
Chemická depozice z plynné fáze (CVD):
V současnosti je CVD hlavní technologií pro přípravu povlaku SiC na povrchu substrátu. Hlavním procesem je řada fyzikálních a chemických reakcí reaktantu v plynné fázi na povrchu substrátu a nakonec je povlak SiC připraven depozicí na povrch substrátu. Povlak SiC připravený technologií CVD je těsně spojen s povrchem substrátu, což může účinně zlepšit odolnost proti oxidaci a ablační odolnost materiálu substrátu, ale doba depozice této metody je delší a reakční plyn má určitou toxicitu plyn.
Situace na trhu grafitové báze potažené SiC
Když zahraniční výrobci začali brzy, měli jasný náskok a vysoký podíl na trhu. Mezinárodně hlavní dodavatelé grafitové báze potažené SiC jsou holandský Xycard, Německo SGL Carbon (SGL), Japonsko Toyo Carbon, Spojené státy americké MEMC a další společnosti, které v podstatě zabírají mezinárodní trh. Přestože Čína prolomila klíčovou základní technologii rovnoměrného růstu povlaku SiC na povrchu grafitové matrice, vysoce kvalitní grafitová matrice stále spoléhá na německé SGL, Japan Toyo Carbon a další podniky, grafitová matrice poskytovaná domácími podniky ovlivňuje služby životnost kvůli tepelné vodivosti, modulu pružnosti, modulu tuhosti, vadám mřížky a dalším problémům s kvalitou. Zařízení MOCVD nemůže splňovat požadavky na použití grafitové báze potažené SiC.
Čínský polovodičový průmysl se rychle rozvíjí, s postupným zvyšováním rychlosti lokalizace epitaxního zařízení MOCVD a rozšiřováním dalších procesních aplikací se očekává, že budoucí trh produktů na bázi grafitu s povlakem SiC rychle poroste. Podle předběžných odhadů průmyslu přesáhne domácí trh s grafitovou základnou v příštích několika letech 500 milionů juanů.
Grafitová báze potažená SiC je základní složkou zařízení pro industrializaci kompozitních polovodičů, zvládá klíčovou základní technologii jeho výroby a výroby a realizace lokalizace celého průmyslového řetězce surovina-proces-zařízení má velký strategický význam pro zajištění rozvoje Čínský polovodičový průmysl. Oblast domácí grafitové báze potažené SiC zažívá boom a kvalita produktu může brzy dosáhnout mezinárodní pokročilé úrovně.
Čas odeslání: 24. července 2023