Piikarbidilla päällystettyjä grafiittipohjia käytetään yleisesti yksikidealustojen tukemiseen ja lämmittämiseen metalli-orgaanisissa kemiallisissa höyrypinnoituslaitteissa (MOCVD). SiC-pinnoitetun grafiittipohjan lämpöstabiilisuus, lämpötasaisuus ja muut suorituskykyparametrit ovat ratkaisevassa asemassa epitaksiaalisen materiaalin kasvun laadussa, joten se on MOCVD-laitteiden keskeinen avainkomponentti.
Kiekkojen valmistusprosessissa joidenkin kiekkosubstraateille rakennetaan edelleen epitaksiaalisia kerroksia laitteiden valmistuksen helpottamiseksi. Tyypillisten LED-valoa lähettävien laitteiden on valmistettava epitaksiaaliset GaAs-kerrokset piisubstraateille; SiC epitaksiaalinen kerros kasvatetaan johtavalle SiC-substraatille laitteiden, kuten SBD, MOSFET jne., rakentamista varten korkeajännite-, suurvirta- ja muita tehosovelluksia varten; GaN-epitaksiaalinen kerros on rakennettu puolieristetylle SiC-substraatille HEMT:n ja muiden laitteiden rakentamiseksi edelleen RF-sovelluksiin, kuten viestintään. Tämä prosessi on erottamaton CVD-laitteista.
CVD-laitteessa substraattia ei voida asettaa suoraan metallin päälle tai yksinkertaisesti sijoittaa alustalle epitaksiaalista kerrostusta varten, koska siihen liittyy kaasuvirtaus (vaaka, pystysuora), lämpötila, paine, kiinnittyminen, epäpuhtauksien irtoaminen ja muut osat vaikuttavia tekijöitä. Siksi tarvitaan alusta, jonka jälkeen substraatti asetetaan levylle, ja sitten epitaksiaalinen kerrostus suoritetaan alustalle CVD-tekniikalla, ja tämä pohja on piikarbidilla päällystetty grafiittipohja (tunnetaan myös nimellä alusta).
Piikarbidilla päällystettyjä grafiittipohjia käytetään yleisesti yksikidealustojen tukemiseen ja lämmittämiseen metalli-orgaanisissa kemiallisissa höyrypinnoituslaitteissa (MOCVD). SiC-pinnoitetun grafiittipohjan lämpöstabiilisuus, lämpötasaisuus ja muut suorituskykyparametrit ovat ratkaisevassa asemassa epitaksiaalisen materiaalin kasvun laadussa, joten se on MOCVD-laitteiden keskeinen avainkomponentti.
Metalli-orgaaninen kemiallinen höyrypinnoitus (MOCVD) on yleisin tekniikka GaN-kalvojen epitaksiaalisessa kasvussa sinisessä LEDissä. Sen etuna on yksinkertainen käyttö, hallittava kasvunopeus ja GaN-kalvojen korkea puhtaus. Tärkeänä komponenttina MOCVD-laitteiden reaktiokammiossa GaN-kalvon epitaksiaaliseen kasvuun käytetyllä laakeripohjalla on oltava korkean lämpötilan kestävyys, tasainen lämmönjohtavuus, hyvä kemiallinen stabiilisuus, vahva lämpöiskun kestävyys jne. Grafiittimateriaali voi täyttää edellä mainitut ehdot.
Yksi MOCVD-laitteiden ydinkomponenteista grafiittipohja on substraatin kanto- ja lämmitysrunko, joka määrittää suoraan kalvomateriaalin tasaisuuden ja puhtauden, joten sen laatu vaikuttaa suoraan epitaksiaalisen levyn valmistukseen ja samalla. ajan myötä käyttökertojen lisääntyessä ja työolojen muuttuessa se on kulutustavaroihin kuuluvana erittäin helppo käyttää.
Vaikka grafiitilla on erinomainen lämmönjohtavuus ja stabiilisuus, sillä on hyvä etu MOCVD-laitteiden peruskomponenttina, mutta tuotantoprosessissa grafiitti syövyttää jauhetta syövyttävien kaasujen ja metallisten orgaanisten aineiden jäännösten ja laitteiston käyttöiän vuoksi. grafiittipohja vähenee huomattavasti. Samaan aikaan putoava grafiittijauhe saastuttaa lastua.
Pinnoitetekniikan syntyminen voi tarjota pintajauheen kiinnityksen, parantaa lämmönjohtavuutta ja tasata lämmön jakautumista, josta on tullut tärkein tekniikka tämän ongelman ratkaisemiseksi. Grafiittipohjan MOCVD-laitteiden käyttöympäristössä, grafiittipohjan pintapinnoitteen tulee täyttää seuraavat ominaisuudet:
(1) Grafiittipohja voidaan kääriä kokonaan ja tiheys on hyvä, muuten grafiittipohja on helppo syövyttää syövyttävässä kaasussa.
(2) Yhdistelmälujuus grafiittipohjan kanssa on korkea sen varmistamiseksi, että pinnoite ei ole helppo pudota pois useiden korkean lämpötilan ja alhaisen lämpötilan jaksojen jälkeen.
(3) Sillä on hyvä kemiallinen stabiilisuus, jotta vältetään pinnoitteen rikkoutuminen korkeassa lämpötilassa ja syövyttävässä ilmakehässä.
SiC:n etuna on korroosionkestävyys, korkea lämmönjohtavuus, lämpöiskun kestävyys ja korkea kemiallinen stabiilisuus, ja se voi toimia hyvin GaN-epitaksiaalisessa ilmakehässä. Lisäksi piikarbidin lämpölaajenemiskerroin poikkeaa hyvin vähän grafiitin lämpölaajenemiskerroin, joten piikarbidi on suositeltava materiaali grafiittipohjan pintapinnoituksessa.
Tällä hetkellä yleinen piikarbidi on pääasiassa tyyppiä 3C, 4H ja 6H, ja eri kidetyyppien piikarbidin käyttötarkoitukset ovat erilaisia. Esimerkiksi 4H-SiC voi valmistaa suuritehoisia laitteita; 6H-SiC on vakain ja voi valmistaa valosähköisiä laitteita; Koska sen rakenne on samanlainen kuin GaN, 3C-SiC:tä voidaan käyttää GaN-epitaksiaalikerroksen ja SiC-GaN RF-laitteiden valmistukseen. 3C-SiC tunnetaan yleisesti myös nimellä β-SiC, ja β-SiC:n tärkeä käyttökohde on kalvo- ja päällystysmateriaalina, joten β-SiC on tällä hetkellä päällystysmateriaali.
Menetelmä piikarbidipinnoitteen valmistamiseksi
Tällä hetkellä piikarbidipinnoitteen valmistusmenetelmiä ovat pääasiassa geeli-solimenetelmä, upotusmenetelmä, sivellinpäällystysmenetelmä, plasmaruiskutusmenetelmä, kemiallinen kaasureaktiomenetelmä (CVR) ja kemiallinen höyrypinnoitusmenetelmä (CVD).
Upotusmenetelmä:
Menetelmä on eräänlainen korkean lämpötilan kiinteäfaasisintraus, jossa käytetään pääasiassa Si-jauheen ja C-jauheen seosta upotusjauheena, grafiittimatriisi sijoitetaan upotusjauheeseen ja korkean lämpötilan sintraus suoritetaan inertissä kaasussa. , ja lopuksi SiC-pinnoite saadaan grafiittimatriisin pinnalle. Prosessi on yksinkertainen ja pinnoitteen ja alustan välinen yhdistelmä on hyvä, mutta pinnoitteen tasaisuus paksuussuunnassa on huono, mikä on helppoa tehdä lisää reikiä ja johtaa huonoon hapettumiskestävyyteen.
Sivellin pinnoitusmenetelmä:
Harjapäällystysmenetelmä on pääasiassa harjata nestemäinen raaka-aine grafiittimatriisin pinnalle ja sitten kovettaa raaka-aine tietyssä lämpötilassa pinnoitteen valmistamiseksi. Prosessi on yksinkertainen ja kustannukset ovat alhaiset, mutta sivellinpäällystysmenetelmällä valmistettu pinnoite on heikko yhdessä alustan kanssa, pinnoitteen tasaisuus on huono, pinnoite on ohut ja hapettumisenkestävyys alhainen, ja muita menetelmiä tarvitaan auttamaan se.
Plasma ruiskutusmenetelmä:
Plasmasuihkutusmenetelmä on pääasiassa sulatettujen tai puolisulaneiden raaka-aineiden ruiskuttaminen grafiittimatriisin pinnalle plasmapistoolilla ja sitten jähmettyminen ja sidos pinnoitteen muodostamiseksi. Menetelmä on yksinkertainen käyttää ja sillä voidaan valmistaa suhteellisen tiheä piikarbidipinnoite, mutta menetelmällä valmistettu piikarbidipinnoite on usein liian heikko ja johtaa heikkoon hapettumiskestävyyteen, joten sitä käytetään yleisesti SiC-komposiittipinnoitteen valmistuksessa parantamaan pinnoitteen laatu.
Gel-sol menetelmä:
Geeli-soli-menetelmässä valmistetaan pääasiassa tasainen ja läpinäkyvä sooliliuos, joka peittää matriisin pinnan, kuivataan geeliksi ja sitten sintrataan pinnoitteen saamiseksi. Tämä menetelmä on yksinkertainen käyttää ja edullinen, mutta valmistetussa pinnoitteessa on joitain puutteita, kuten alhainen lämpöiskun kestävyys ja helppo halkeilu, joten sitä ei voida käyttää laajasti.
Kemiallinen kaasureaktio (CVR):
CVR tuottaa pääasiassa piikarbidipinnoitetta käyttämällä Si- ja SiO2-jauhetta SiO-höyryn tuottamiseksi korkeassa lämpötilassa, ja C-materiaalisubstraatin pinnalla tapahtuu sarja kemiallisia reaktioita. Tällä menetelmällä valmistettu SiC-pinnoite sitoutuu tiiviisti alustaan, mutta reaktiolämpötila on korkeampi ja kustannukset korkeammat.
Kemiallinen höyrypinnoitus (CVD):
Tällä hetkellä CVD on päätekniikka piikarbidipinnoitteen valmistuksessa alustan pinnalle. Pääprosessi on sarja kaasufaasireagenssimateriaalin fysikaalisia ja kemiallisia reaktioita substraatin pinnalla, ja lopuksi SiC-pinnoite valmistetaan kerrostamalla alustan pinnalle. CVD-tekniikalla valmistettu SiC-pinnoite on sidottu tiiviisti alustan pintaan, mikä voi tehokkaasti parantaa substraattimateriaalin hapettumiskestävyyttä ja ablatiivikestävyyttä, mutta tämän menetelmän kerrostumisaika on pidempi ja reaktiokaasulla on tietty myrkyllisyys. kaasua.
Piikarbidilla päällystetyn grafiittipohjan markkinatilanne
Kun ulkomaiset valmistajat aloittivat varhain, heillä oli selvä johtoasema ja korkea markkinaosuus. Kansainvälisesti tärkeimmät piikarbidipinnoitetun grafiittipohjan toimittajat ovat hollantilainen Xycard, saksalainen SGL Carbon (SGL), japanilainen Toyo Carbon, yhdysvaltalainen MEMC ja muut yritykset, jotka pohjimmiltaan miehittävät kansainvälisiä markkinoita. Vaikka Kiina on murtanut läpi keskeisen ydinteknologian, jolla piikarbidipinnoite kasvaa tasaisesti grafiittimatriisin pinnalla, korkealaatuinen grafiittimatriisi luottaa edelleen saksalaiseen SGL:ään, Japaniin Toyo Carboniin ja muihin yrityksiin, kotimaisten yritysten tarjoama grafiittimatriisi vaikuttaa palveluun. käyttöikä lämmönjohtavuudesta, kimmomoduulista, jäykästä moduulista, hilavirheistä ja muista laatuongelmista johtuen. MOCVD-laitteisto ei täytä piikarbidilla päällystetyn grafiittipohjan käytön vaatimuksia.
Kiinan puolijohdeteollisuus kehittyy nopeasti, kun MOCVD-epitaksiaalisten laitteiden lokalisointiaste kasvaa asteittain ja muut prosessisovellukset laajenevat, tulevaisuuden piikarbidilla päällystettyjen grafiittipohjaisten tuotteiden markkinoiden odotetaan kasvavan nopeasti. Teollisuuden alustavien arvioiden mukaan kotimaan grafiittipohjamarkkinat ylittävät 500 miljoonaa yuania lähivuosina.
Piikarbidilla päällystetty grafiittipohja on yhdistelmäpuolijohteiden teollistamislaitteiden ydinkomponentti, jonka tuotannon ja valmistuksen keskeisen ydinteknologian hallitseminen ja koko raaka-aine-prosessi-laiteteollisuusketjun lokalisoinnin toteuttaminen on strategisesti erittäin tärkeää teollisuuden kehittämisen varmistamiseksi. Kiinan puolijohdeteollisuus. Kotimaisen piikarbidipinnoitetun grafiittipohjan ala kukoistaa, ja tuotteiden laatu voi pian saavuttaa kansainvälisen edistyneen tason.
Postitusaika: 24.7.2023