A szilícium-karbamiddal bevont grafitbázisokat általában egykristály szubsztrátumok alátámasztására és melegítésére használják fém-szerves kémiai gőzleválasztásos (MOCVD) berendezésekben. A SiC bevonatú grafit alap hőstabilitása, termikus egyenletessége és egyéb teljesítményparaméterei döntő szerepet játszanak az epitaxiális anyagnövekedés minőségében, így a MOCVD berendezések alapvető kulcseleme.
Az ostyagyártás során egyes ostyahordozókon epitaxiális rétegeket építenek fel, hogy megkönnyítsék az eszközök gyártását. A tipikus LED-es fénykibocsátó eszközöknek GaAs epitaxiális rétegeket kell előállítaniuk szilícium hordozókon; A SiC epitaxiális réteget a vezetőképes SiC szubsztrátumon termesztik olyan eszközök építéséhez, mint az SBD, MOSFET stb., nagyfeszültségű, nagyáramú és egyéb energiaellátási alkalmazásokhoz; A GaN epitaxiális réteg félig szigetelt SiC szubsztrátumra épül, hogy tovább építsék a HEMT-t és más eszközöket rádiófrekvenciás alkalmazásokhoz, például kommunikációhoz. Ez a folyamat elválaszthatatlan a CVD berendezésektől.
A CVD berendezésben a szubsztrát nem helyezhető közvetlenül a fémre, vagy egyszerűen csak egy alapra helyezhető epitaxiális lerakódáshoz, mivel ez magában foglalja a gázáramlást (vízszintes, függőleges), a hőmérsékletet, a nyomást, a rögzítést, a szennyezőanyagok kijutását és egyéb szempontokat. a befolyásoló tényezőket. Ezért szükség van egy alapra, majd a lemezre kerül a hordozó, majd az epitaxiális felhordás CVD technológiával történik a hordozón, ez az alap a SiC bevonatos grafit alap (más néven tálca).
A szilícium-karbamiddal bevont grafitbázisokat általában egykristály szubsztrátumok alátámasztására és melegítésére használják fém-szerves kémiai gőzleválasztásos (MOCVD) berendezésekben. A SiC bevonatú grafit alap hőstabilitása, termikus egyenletessége és egyéb teljesítményparaméterei döntő szerepet játszanak az epitaxiális anyagnövekedés minőségében, így a MOCVD berendezések alapvető kulcseleme.
A fém-szerves kémiai gőzleválasztás (MOCVD) a kék LED-ben lévő GaN filmek epitaxiális növekedésének fő technológiája. Előnye az egyszerű kezelés, a szabályozható növekedési sebesség és a GaN filmek nagy tisztasága. A MOCVD berendezés reakciókamrájának fontos elemeként a GaN film epitaxiális növekedéséhez használt csapágyalapnak rendelkeznie kell a magas hőmérséklet-állóság, az egyenletes hővezetőképesség, a jó kémiai stabilitás, az erős hősokkállóság stb. előnyeivel. A grafit anyag megfelel a fenti feltételeket.
A MOCVD berendezések egyik alapelemeként a grafit alap a szubsztrát hordozója és fűtőteste, amely közvetlenül meghatározza a filmanyag egyenletességét és tisztaságát, így minősége közvetlenül befolyásolja az epitaxiális lemez elkészítését, ugyanakkor. idővel, a felhasználások számának növekedésével és a munkakörülmények változásával a fogyóeszközökhöz tartozó nagyon könnyen viselhető.
Bár a grafit kiváló hővezető képességgel és stabilitással rendelkezik, jó előnye van a MOCVD berendezések alapelemeként, de a gyártási folyamat során a grafit korrodálja a port a korrozív gázok és fémorganikus anyagok maradéka, valamint a készülék élettartama miatt. a grafitbázis nagymértékben csökkenni fog. Ugyanakkor a lehulló grafitpor szennyezi a forgácsot.
A bevonat technológia megjelenése biztosítja a felületi porrögzítést, javítja a hővezető képességet és kiegyenlíti a hőeloszlást, ami a probléma megoldásának fő technológiája lett. A grafit alapnak a MOCVD berendezések használati környezetében, a grafit alapfelületi bevonatnak meg kell felelnie a következő jellemzőknek:
(1) A grafit alap teljesen becsomagolható, és a sűrűsége jó, különben a grafit alap könnyen korrodálódik a korrozív gázban.
(2) A grafittalp kombinációs szilárdsága nagy annak biztosítására, hogy a bevonat ne essen le könnyen több magas és alacsony hőmérsékletű ciklus után.
(3) Jó kémiai stabilitással rendelkezik, hogy elkerülje a bevonat meghibásodását magas hőmérsékleten és korrozív atmoszférában.
A SiC előnyei a korrózióállóság, a magas hővezetőképesség, a hősokkállóság és a nagy kémiai stabilitás, és jól működik GaN epitaxiális atmoszférában. Ráadásul a SiC hőtágulási együtthatója nagyon kevéssé különbözik a grafitétól, ezért a SiC a preferált anyag a grafitbázis felületi bevonására.
Jelenleg a közös SiC főként 3C, 4H és 6H típusú, és a különböző kristálytípusok SiC felhasználása eltérő. Például a 4H-SiC képes nagy teljesítményű eszközöket gyártani; A 6H-SiC a legstabilabb, és képes fotoelektromos eszközök gyártására; A GaN-hez hasonló szerkezete miatt a 3C-SiC felhasználható GaN epitaxiális réteg és SiC-GaN rádiófrekvenciás eszközök gyártására. A 3C-SiC β-SiC néven is ismert, és a β-SiC fontos felhasználási területe film- és bevonóanyag, így jelenleg a β-SiC a fő bevonóanyag.
A szilícium-karbid bevonat elkészítésének módszere
Jelenleg a SiC bevonat elkészítési módszerei elsősorban a gél-szol módszert, a beágyazásos módszert, az ecset bevonási módszert, a plazmapermetezési módszert, a kémiai gázreakciós módszert (CVR) és a kémiai gőzleválasztásos módszert (CVD) foglalják magukban.
Beágyazás módja:
A módszer egyfajta magas hőmérsékletű szilárd fázisú szinterezés, amely elsősorban Si-por és C-por keverékét használja beágyazóporként, a grafitmátrixot a beágyazóporba helyezik, és a magas hőmérsékletű szinterezést inert gázban végzik. , végül a SiC bevonatot kapjuk a grafitmátrix felületén. Az eljárás egyszerű, és a bevonat és az aljzat közötti kombináció jó, de a bevonat egyenletessége a vastagság irányában gyenge, ami könnyen több lyukat képez, és rossz oxidációs ellenálláshoz vezet.
Ecset bevonási módszer:
Az ecsettel történő bevonási módszer főként a folyékony nyersanyag ecsettel történő felhordása a grafitmátrix felületén, majd a nyersanyag bizonyos hőmérsékleten történő keményítése a bevonat elkészítéséhez. Az eljárás egyszerű és a költségek alacsonyak, de az ecsettel végzett bevonat gyenge a szubsztrátummal kombinálva, a bevonat egyenletessége gyenge, a bevonat vékony és az oxidációval szembeni ellenállása alacsony, és más módszerekre van szükség. azt.
Plazma permetezési módszer:
A plazmapermetezési módszer főként az olvadt vagy félig megolvadt nyersanyagok plazmapisztollyal történő szórása a grafitmátrix felületére, majd megszilárdítása és megkötése, hogy bevonatot képezzenek. Az eljárás egyszerűen kezelhető és viszonylag sűrű szilícium-karbid bevonat készíthető, de az eljárással előállított szilícium-karbid bevonat gyakran túl gyenge és gyenge oxidációs ellenálláshoz vezet, ezért általában SiC kompozit bevonat készítésére használják a javítás érdekében. a bevonat minősége.
Gél-szol módszer:
A gél-szol módszer főként a mátrix felületét lefedő, egyenletes és átlátszó szololdat készítése, géllel történő szárítása, majd szinterezése, hogy bevonatot kapjunk. Ez a módszer egyszerűen kezelhető és alacsony költséggel rendelkezik, de az előállított bevonatnak van néhány hiányossága, mint például az alacsony hőütésállóság és a könnyű repedés, ezért nem alkalmazható széles körben.
Kémiai gázreakció (CVR):
A CVR főként SiC bevonatot állít elő Si és SiO2 por felhasználásával, hogy SiO gőzt állítson elő magas hőmérsékleten, és egy sor kémiai reakció megy végbe a C anyagú szubsztrátum felületén. Az ezzel a módszerrel készített SiC bevonat szorosan kötődik a hordozóhoz, de magasabb a reakcióhőmérséklet és magasabb a költség.
Kémiai gőzleválasztás (CVD):
Jelenleg a CVD a fő technológia a szilícium-karbid bevonat elkészítésére a hordozó felületén. A fő folyamat a gázfázisú reaktáns anyag fizikai és kémiai reakcióinak sorozata a hordozó felületén, végül a SiC bevonat elkészítése a hordozó felületére történő lerakással. A CVD technológiával készített SiC bevonat szorosan kötődik az aljzat felületéhez, ami hatékonyan javíthatja az aljzat anyagának oxidációs ellenállását és ablatív ellenállását, de ennél a módszernél hosszabb a lerakódási idő, és a reakciógáz bizonyos mérgező tulajdonságokkal rendelkezik. gáz.
A SiC bevonatú grafit alap piaci helyzete
Amikor a külföldi gyártók korán indultak, egyértelmű előnyük volt és magas piaci részesedésük volt. Nemzetközi szinten a SiC bevonatú grafitbázis fő beszállítói a holland Xycard, a német SGL Carbon (SGL), a japán Toyo Carbon, az Egyesült Államok MEMC és más cégek, amelyek alapvetően a nemzetközi piacot foglalják el. Bár Kína áttörte a grafitmátrix felületén a SiC bevonat egyenletes növekedésének kulcsfontosságú alaptechnológiáját, a kiváló minőségű grafitmátrix továbbra is a német SGL-re, a japán Toyo Carbonra és más vállalatokra támaszkodik, a hazai vállalkozások által biztosított grafitmátrix hatással van a szolgáltatásra. élettartam a hővezetőképesség, rugalmassági modulus, merev modulus, rácshibák és egyéb minőségi problémák miatt. A MOCVD berendezés nem tudja teljesíteni a SiC bevonatú grafitbázis használatának követelményeit.
A kínai félvezetőipar gyorsan fejlődik, a MOCVD epitaxiális berendezések lokalizációs arányának fokozatos növekedésével és az egyéb folyamatalkalmazások bővülésével a jövőbeni szilícium-karbid bevonatú grafit alapú termékek piaca várhatóan gyorsan növekszik. Előzetes iparági becslések szerint a hazai grafitbázispiac a következő néhány évben meg fogja haladni az 500 millió jüant.
A SiC bevonatú grafit alap az összetett félvezető iparosítási berendezések alapeleme, gyártása és gyártása kulcsfontosságú alaptechnológiájának elsajátítása, a teljes nyersanyag-feldolgozó-berendezés ipari lánc lokalizációjának megvalósítása stratégiai jelentőséggel bír az ipar fejlődésének biztosításában. Kína félvezetőipara. A hazai SiC bevonatú grafitbázis területe fellendülőben van, a termékminőség hamarosan elérheti a nemzetközi haladó szintet.
Feladás időpontja: 2023. július 24