As bases de grafito revestidas de SiC úsanse habitualmente para soportar e quentar substratos monocristais nos equipos de deposición de vapor químico orgánico-metálico (MOCVD). A estabilidade térmica, a uniformidade térmica e outros parámetros de rendemento da base de grafito revestida de SiC xogan un papel decisivo na calidade do crecemento do material epitaxial, polo que é o principal compoñente clave dos equipos MOCVD.
No proceso de fabricación de obleas, constrúense capas epitaxiais sobre algúns substratos de obleas para facilitar a fabricación de dispositivos. Os dispositivos emisores de luz LED típicos necesitan preparar capas epitaxiais de GaAs sobre substratos de silicio; A capa epitaxial de SiC crece sobre o substrato condutor de SiC para a construción de dispositivos como SBD, MOSFET, etc., para alta tensión, alta corrente e outras aplicacións de potencia; A capa epitaxial de GaN está construída sobre un substrato de SiC semi-illado para construír aínda máis HEMT e outros dispositivos para aplicacións de RF como a comunicación. Este proceso é inseparable dos equipos CVD.
Nos equipos CVD, o substrato non se pode colocar directamente sobre o metal ou simplemente colocarse nunha base para a deposición epitaxial, porque implica o fluxo de gas (horizontal, vertical), temperatura, presión, fixación, eliminación de contaminantes e outros aspectos de os factores de influencia. Polo tanto, é necesaria unha base e, a continuación, colócase o substrato no disco e, a continuación, lévase a cabo a deposición epitaxial sobre o substrato mediante a tecnoloxía CVD, e esta base é a base de grafito revestida de SiC (tamén coñecida como bandexa).
As bases de grafito revestidas de SiC úsanse habitualmente para soportar e quentar substratos monocristais nos equipos de deposición de vapor químico orgánico-metálico (MOCVD). A estabilidade térmica, a uniformidade térmica e outros parámetros de rendemento da base de grafito revestida de SiC xogan un papel decisivo na calidade do crecemento do material epitaxial, polo que é o principal compoñente clave dos equipos MOCVD.
A deposición de vapor químico metal-orgánico (MOCVD) é a tecnoloxía principal para o crecemento epitaxial de películas de GaN en LED azul. Ten as vantaxes dunha operación sinxela, taxa de crecemento controlable e alta pureza das películas de GaN. Como un compoñente importante na cámara de reacción dos equipos MOCVD, a base de rodamentos utilizada para o crecemento epitaxial da película de GaN debe ter as vantaxes de resistencia a altas temperaturas, condutividade térmica uniforme, boa estabilidade química, forte resistencia ao choque térmico, etc. O material de grafito pode cumprir. as condicións anteriores.
Como un dos compoñentes fundamentais dos equipos MOCVD, a base de grafito é o soporte e o corpo de calefacción do substrato, o que determina directamente a uniformidade e pureza do material da película, polo que a súa calidade afecta directamente á preparación da folla epitaxial e ao mesmo tempo. tempo, co aumento do número de usos e o cambio das condicións de traballo, é moi fácil de levar, pertencendo aos consumibles.
Aínda que o grafito ten unha excelente condutividade térmica e estabilidade, ten unha boa vantaxe como compoñente base dos equipos MOCVD, pero no proceso de produción, o grafito corroerá o po debido ao residuo de gases corrosivos e orgánicos metálicos e á vida útil do a base de grafito reducirase moito. Ao mesmo tempo, a caída do po de grafito causará contaminación do chip.
A aparición da tecnoloxía de revestimento pode proporcionar fixación de po de superficie, mellorar a condutividade térmica e igualar a distribución da calor, que se converteu na tecnoloxía principal para resolver este problema. Base de grafito no ambiente de uso de equipos MOCVD, o revestimento de superficie de base de grafito debe cumprir as seguintes características:
(1) A base de grafito pódese envolver completamente e a densidade é boa, se non, a base de grafito é fácil de corroer no gas corrosivo.
(2) A resistencia combinada coa base de grafito é alta para garantir que o revestimento non se desprenda facilmente despois de varios ciclos de alta e baixa temperatura.
(3) Ten unha boa estabilidade química para evitar fallos do revestimento en alta temperatura e atmosfera corrosiva.
SiC ten as vantaxes de resistencia á corrosión, alta condutividade térmica, resistencia ao choque térmico e alta estabilidade química, e pode funcionar ben na atmosfera epitaxial de GaN. Ademais, o coeficiente de expansión térmica do SiC difire moi pouco do do grafito, polo que o SiC é o material preferido para o revestimento superficial da base de grafito.
Na actualidade, o SiC común é principalmente do tipo 3C, 4H e 6H, e os usos de SiC dos diferentes tipos de cristais son diferentes. Por exemplo, 4H-SiC pode fabricar dispositivos de alta potencia; 6H-SiC é o máis estable e pode fabricar dispositivos fotoeléctricos; Debido á súa estrutura similar ao GaN, o 3C-SiC pódese usar para producir a capa epitaxial de GaN e fabricar dispositivos de RF SiC-GaN. O 3C-SiC tamén se coñece comúnmente como β-SiC, e un uso importante do β-SiC é como película e material de revestimento, polo que o β-SiC é actualmente o principal material para o revestimento.
Método de preparación de revestimento de carburo de silicio
Na actualidade, os métodos de preparación do revestimento de SiC inclúen principalmente o método de xel-sol, o método de incrustación, o método de revestimento con pincel, o método de pulverización de plasma, o método de reacción química de gas (CVR) e o método de deposición química de vapor (CVD).
Método de incorporación:
O método é unha especie de sinterización en fase sólida a alta temperatura, que utiliza principalmente a mestura de po Si e po C como po de incrustación, a matriz de grafito colócase no po de incrustación e a sinterización a alta temperatura realízase no gas inerte. , e finalmente obtense o revestimento de SiC na superficie da matriz de grafito. O proceso é sinxelo e a combinación entre o revestimento e o substrato é boa, pero a uniformidade do revestimento ao longo da dirección do espesor é pobre, o que é fácil de producir máis buratos e leva a unha escasa resistencia á oxidación.
Método de revestimento con pincel:
O método de revestimento con pincel consiste principalmente en cepillar a materia prima líquida na superficie da matriz de grafito e, a continuación, curar a materia prima a certa temperatura para preparar o revestimento. O proceso é sinxelo e o custo é baixo, pero o revestimento preparado mediante o método de revestimento con pincel é débil en combinación co substrato, a uniformidade do revestimento é pobre, o revestimento é fino e a resistencia á oxidación é baixa e son necesarios outros métodos para axudar. iso.
Método de pulverización de plasma:
O método de pulverización de plasma consiste principalmente en pulverizar materias primas derretidas ou semifundidas sobre a superficie da matriz de grafito cunha pistola de plasma, e despois solidificar e unir para formar un revestimento. O método é sinxelo de operar e pode preparar un revestimento de carburo de silicio relativamente denso, pero o revestimento de carburo de silicio preparado polo método adoita ser demasiado débil e leva a unha débil resistencia á oxidación, polo que adoita ser usado para a preparación do revestimento composto de SiC para mellorar. a calidade do revestimento.
Método gel-sol:
O método xel-sol consiste principalmente en preparar unha solución de sol uniforme e transparente que cobre a superficie da matriz, secando nun xel e despois sinterizando para obter un revestimento. Este método é sinxelo de operar e de baixo custo, pero o revestimento producido ten algunhas deficiencias, como unha baixa resistencia ao choque térmico e unha fácil rachadura, polo que non se pode usar amplamente.
Reacción química dos gases (CVR):
CVR xera principalmente un revestimento de SiC mediante o uso de Si e SiO2 en po para xerar vapor de SiO a alta temperatura, e unha serie de reaccións químicas ocorren na superficie do substrato do material C. O revestimento de SiC preparado por este método está estreitamente unido ao substrato, pero a temperatura de reacción é maior e o custo é maior.
Deposición química en vapor (CVD):
Na actualidade, o CVD é a principal tecnoloxía para preparar o revestimento de SiC na superficie do substrato. O proceso principal é unha serie de reaccións físicas e químicas do material reactivo en fase gaseosa na superficie do substrato e, finalmente, o revestimento de SiC prepárase por deposición na superficie do substrato. O revestimento de SiC preparado pola tecnoloxía CVD está estreitamente unido á superficie do substrato, o que pode mellorar eficazmente a resistencia á oxidación e a resistencia ablativa do material do substrato, pero o tempo de deposición deste método é máis longo e o gas de reacción ten un certo tóxico. gas.
A situación do mercado de base de grafito revestido de SiC
Cando os fabricantes estranxeiros comezaron cedo, tiñan unha clara vantaxe e unha alta cota de mercado. A nivel internacional, os principais provedores de base de grafito revestido de SiC son Dutch Xycard, Germany SGL Carbon (SGL), Japan Toyo Carbon, os Estados Unidos MEMC e outras empresas, que basicamente ocupan o mercado internacional. Aínda que China rompeu a tecnoloxía básica clave do crecemento uniforme do revestimento de SiC na superficie da matriz de grafito, a matriz de grafito de alta calidade aínda depende de SGL alemán, Japan Toyo Carbon e outras empresas, a matriz de grafito proporcionada polas empresas nacionais afecta o servizo. vida debido á condutividade térmica, módulo elástico, módulo ríxido, defectos da rede e outros problemas de calidade. O equipo MOCVD non pode cumprir os requisitos do uso de base de grafito revestida de SiC.
A industria de semicondutores de China está a desenvolverse rapidamente, co aumento gradual da taxa de localización de equipos epitaxiais MOCVD e a expansión doutras aplicacións de proceso, espérase que o futuro mercado de produtos de base de grafito revestido de SiC medre rapidamente. Segundo estimacións preliminares da industria, o mercado base do grafito nacional superará os 500 millóns de yuans nos próximos anos.
A base de grafito revestido de SiC é o compoñente principal dos equipos de industrialización de semicondutores compostos, dominando a tecnoloxía básica clave da súa produción e fabricación e realizando a localización de toda a cadea da industria de equipos de proceso de materias primas é de gran importancia estratéxica para garantir o desenvolvemento de Industria de semicondutores de China. O campo da base doméstica de grafito revestido de SiC está en auxe, e a calidade do produto pode alcanzar o nivel avanzado internacional en breve.
Hora de publicación: 24-Xul-2023