SiC-ga kaetud grafiidist aluseid kasutatakse tavaliselt monokristall-substraatide toetamiseks ja soojendamiseks metall-orgaanilise keemilise aurustamise-sadestamise (MOCVD) seadmetes. SiC-ga kaetud grafiitaluse termiline stabiilsus, termiline ühtlus ja muud jõudlusparameetrid mängivad epitaksiaalse materjali kasvu kvaliteedis otsustavat rolli, seega on see MOCVD-seadmete põhikomponent.
Vahvlite valmistamise protsessis konstrueeritakse epitaksiaalsed kihid täiendavalt mõnele vahvlialusele, et hõlbustada seadmete tootmist. Tüüpilised LED-valgust kiirgavad seadmed peavad valmistama ränisubstraatidele GaAs epitaksiaalsed kihid; SiC epitaksiaalset kihti kasvatatakse juhtival SiC substraadil kõrgepinge, suure voolu ja muude võimsusrakenduste jaoks selliste seadmete nagu SBD, MOSFET jne ehitamiseks; GaN-i epitaksiaalkiht on ehitatud poolisoleeritud SiC-substraadile, et ehitada edasi HEMT-i ja muid seadmeid RF-rakenduste, näiteks side jaoks. See protsess on CVD-seadmetest lahutamatu.
CVD-seadmetes ei saa substraati asetada otse metallile või asetada lihtsalt alusele epitaksiaalseks sadestamiseks, kuna see hõlmab gaasivoolu (horisontaalne, vertikaalne), temperatuuri, rõhku, fikseerimist, saasteainete levikut ja muid aspekte. mõjutegurid. Seetõttu on vaja alust, seejärel asetatakse substraat kettale ja seejärel teostatakse epitaksiaalne sadestamine substraadile CVD-tehnoloogia abil ja see alus on SiC-ga kaetud grafiidialus (tuntud ka kui alus).
SiC-ga kaetud grafiidist aluseid kasutatakse tavaliselt monokristall-substraatide toetamiseks ja soojendamiseks metall-orgaanilise keemilise aurustamise-sadestamise (MOCVD) seadmetes. SiC-ga kaetud grafiitaluse termiline stabiilsus, termiline ühtlus ja muud jõudlusparameetrid mängivad epitaksiaalse materjali kasvu kvaliteedis otsustavat rolli, seega on see MOCVD-seadmete põhikomponent.
Metallorgaaniline keemiline aurustamine-sadestamine (MOCVD) on peavoolutehnoloogia GaN-kilede epitaksiaalseks kasvatamiseks sinises LED-is. Selle eeliseks on lihtne töö, kontrollitav kasvukiirus ja GaN-kilede kõrge puhtusaste. MOCVD-seadmete reaktsioonikambri olulise komponendina peab GaN-kile epitaksiaalseks kasvuks kasutataval laagrialusel olema kõrge temperatuurikindlus, ühtlane soojusjuhtivus, hea keemiline stabiilsus, tugev termilise šoki vastupidavus jne. Grafiitmaterjal võib vastata ülaltoodud tingimused.
Ühe MOCVD-seadmete põhikomponendina on grafiitalus substraadi kandja ja kuumutuskeha, mis määrab otseselt kilematerjali ühtluse ja puhtuse, nii et selle kvaliteet mõjutab otseselt epitaksiaalse lehe ettevalmistamist ja samal ajal. aja jooksul on kasutuste arvu suurenedes ja töötingimuste muutudes väga lihtne kanda, kuuludes kulumaterjalide hulka.
Kuigi grafiidil on suurepärane soojusjuhtivus ja stabiilsus, on sellel hea eelis MOCVD seadmete põhikomponendina, kuid tootmisprotsessis korrodeerib grafiit pulbrit söövitavate gaaside ja metallilise orgaanika jääkide ning seadmete kasutusea tõttu. grafiidist aluspind väheneb oluliselt. Samal ajal põhjustab langev grafiidipulber kiipi reostust.
Kattetehnoloogia esilekerkimine võib tagada pinnapulbri fikseerimise, suurendada soojusjuhtivust ja ühtlustada soojusjaotust, millest on saanud selle probleemi lahendamise peamine tehnoloogia. Grafiidi alus MOCVD seadmete kasutuskeskkonnas, grafiitaluse pinnakate peaks vastama järgmistele omadustele:
(1) Grafiitpõhja saab täielikult mässida ja tihedus on hea, vastasel juhul on grafiidist alus kergesti söövitavas gaasis korrodeeruv.
(2) Grafiitpõhjaga kombineeritud tugevus on kõrge, et katet ei oleks pärast mitut kõrge temperatuuri ja madala temperatuuriga tsüklit lihtne maha kukkuda.
(3) Sellel on hea keemiline stabiilsus, et vältida katte purunemist kõrgel temperatuuril ja söövitavas keskkonnas.
SiC-l on korrosioonikindluse, kõrge soojusjuhtivuse, soojuslöögikindluse ja kõrge keemilise stabiilsuse eelised ning see võib hästi töötada GaN epitaksiaalses atmosfääris. Lisaks erineb SiC soojuspaisumistegur väga vähe grafiidi omast, mistõttu on grafiitaluse pinnakatteks eelistatud materjal SiC.
Praegu on levinud ränikarbid peamiselt 3C, 4H ja 6H tüüpi ning erinevate kristallitüüpide SiC kasutusalad on erinevad. Näiteks 4H-SiC saab toota suure võimsusega seadmeid; 6H-SiC on kõige stabiilsem ja suudab toota fotoelektrilisi seadmeid; Tänu GaN-ga sarnasele struktuurile saab 3C-SiC-d kasutada GaN-i epitaksiaalse kihi tootmiseks ja SiC-GaN RF-seadmete valmistamiseks. 3C-SiC on üldtuntud ka kui β-SiC ning β-SiC oluline kasutusala on kile- ja kattematerjalina, seega on β-SiC praegu peamine kattematerjal.
Ränikarbiidkatte valmistamise meetod
Praegu hõlmavad ränikarbiidi katmise valmistamismeetodid peamiselt geel-sool meetodit, kinnistamismeetodit, pintsliga katmise meetodit, plasmapihustusmeetodit, keemilise gaasi reaktsiooni meetodit (CVR) ja keemilist aurustamise meetodit (CVD).
Manustamise meetod:
Meetod on omamoodi kõrge temperatuuriga tahkefaasiline paagutamine, mis kasutab peamiselt Si pulbri ja C pulbri segu sisestuspulbrina, grafiitmaatriks asetatakse sisestuspulbrisse ja kõrge temperatuuriga paagutamine toimub inertgaasis. , ja lõpuks saadakse grafiitmaatriksi pinnale SiC kate. Protsess on lihtne ning katte ja aluspinna kombinatsioon on hea, kuid katte ühtlus paksuse suunas on halb, mistõttu on lihtne tekitada rohkem auke ja põhjustada halba oksüdatsioonikindlust.
Pintsliga katmise meetod:
Pintsliga katmise meetod seisneb peamiselt vedela tooraine harjamises grafiitmaatriksi pinnal ja seejärel katte ettevalmistamiseks toormaterjali kõvastamiseks teatud temperatuuril. Protsess on lihtne ja maksumus madal, kuid pintsliga katmise meetodil valmistatud kate on koos aluspinnaga nõrk, katte ühtlus on halb, kattekiht on õhuke ja oksüdatsioonikindlus madal ning abistamiseks on vaja muid meetodeid. seda.
Plasma pihustamise meetod:
Plasma pihustamise meetod seisneb peamiselt sulatatud või poolsulanud toorainete pihustamisel grafiitmaatriksi pinnale plasmapüstoliga ning seejärel tahkestamiseks ja sidumiseks, et moodustada kattekiht. Meetodit on lihtne kasutada ja sellega saab valmistada suhteliselt tiheda ränikarbiidkatte, kuid selle meetodiga valmistatud ränikarbiidkate on sageli liiga nõrk ja põhjustab nõrka oksüdatsioonikindlust, seetõttu kasutatakse seda tavaliselt ränikarbiidi komposiitkatte valmistamiseks, et parandada. katte kvaliteet.
Geel-sool meetod:
Geel-sool meetod seisneb peamiselt ühtlase ja läbipaistva maatriksi pinda katva soolilahuse valmistamises, kuivatades geeliks ja seejärel paagutades katte saamiseks. Seda meetodit on lihtne kasutada ja see on odav, kuid toodetud kattel on mõned puudused, nagu madal termilise šoki vastupidavus ja kerge pragunemine, mistõttu seda ei saa laialdaselt kasutada.
Keemiline gaasireaktsioon (CVR):
CVR genereerib peamiselt SiC-katte, kasutades Si ja SiO2 pulbrit, et tekitada kõrgel temperatuuril SiO auru, ja C-materjali substraadi pinnal toimub rida keemilisi reaktsioone. Selle meetodiga valmistatud SiC kate on tihedalt substraadiga seotud, kuid reaktsioonitemperatuur on kõrgem ja maksumus kõrgem.
Keemiline aurustamine-sadestamine (CVD):
Praegu on CVD põhitehnoloogia põhipinnale SiC katte valmistamisel. Põhiprotsess on gaasifaasis reaktiivse materjali füüsikaliste ja keemiliste reaktsioonide jada substraadi pinnal ja lõpuks valmistatakse SiC kate substraadi pinnale sadestamisel. CVD-tehnoloogia abil valmistatud SiC-kate on tihedalt seotud substraadi pinnaga, mis võib tõhusalt parandada substraadi materjali oksüdatsioonikindlust ja ablatiivset vastupidavust, kuid selle meetodi sadestusaeg on pikem ja reaktsioonigaasil on teatav mürgisus. gaas.
SiC kaetud grafiitaluse turuolukord
Kui välismaised tootjad alustasid varakult, oli neil selge edumaa ja suur turuosa. Rahvusvaheliselt on ränidioksiidiga kaetud grafiitpõhja peamised tarnijad Hollandi Xycard, Saksamaa SGL Carbon (SGL), Jaapan Toyo Carbon, Ameerika Ühendriikide MEMC ja teised ettevõtted, mis hõivavad põhimõtteliselt rahvusvahelist turgu. Kuigi Hiina on murdnud läbi grafiitmaatriksi pinnal oleva ränidioksiidi katte ühtlase kasvu põhitehnoloogia, tugineb kvaliteetne grafiitmaatriks endiselt Saksamaa SGL-ile, Jaapani Toyo Carbonile ja teistele ettevõtetele, mõjutab kodumaiste ettevõtete pakutav grafiitmaatriks teenust. eluiga soojusjuhtivuse, elastsusmooduli, jäiga mooduli, võre defektide ja muude kvaliteediprobleemide tõttu. MOCVD-seadmed ei vasta SiC-ga kaetud grafiitaluse kasutamise nõuetele.
Hiina pooljuhtide tööstus areneb kiiresti, MOCVD epitaksiaalseadmete lokaliseerimise kiiruse järkjärgulise suurenemise ja muude protsessirakenduste laienemisega eeldatakse, et tulevane ränikarbiidiga kaetud grafiidipõhiste toodete turg kasvab kiiresti. Tööstusharu esialgsete hinnangute kohaselt ületab kodumaine grafiidibaaside turg lähiaastatel 500 miljonit jüaani.
SiC-ga kaetud grafiitalus on liitpooljuhtide industrialiseerimise seadmete põhikomponent, mille tootmise ja valmistamise põhitehnoloogia valdamine ning kogu tooraine-protsess-seadmete tööstusahela lokaliseerimise realiseerimine on suure strateegilise tähtsusega ühendpooljuhtide arendamise tagamiseks. Hiina pooljuhtide tööstus. Kodumaise ränidioksiidiga kaetud grafiitbaasi valdkond õitseb ja toote kvaliteet võib varsti jõuda rahvusvahelisele kõrgtasemele.
Postitusaeg: 24. juuli 2023