Կիսահաղորդչային մասեր – SiC ծածկված գրաֆիտային հիմք

SiC ծածկված գրաֆիտային հիմքերը սովորաբար օգտագործվում են մետաղական օրգանական քիմիական գոլորշիների նստեցման (MOCVD) սարքավորումներում մեկ բյուրեղյա ենթաշերտերը պահելու և տաքացնելու համար: SiC ծածկված գրաֆիտի հիմքի ջերմային կայունությունը, ջերմային միատեսակությունը և կատարողական այլ պարամետրերը որոշիչ դեր են խաղում էպիտաքսիալ նյութի աճի որակի վրա, ուստի այն MOCVD սարքավորման հիմնական հիմնական բաղադրիչն է:

Վաֆլի արտադրության գործընթացում էպիտաքսիալ շերտերը հետագայում կառուցվում են վաֆլի որոշ սուբստրատների վրա՝ հեշտացնելու սարքերի արտադրությունը: Տիպիկ լուսադիոդային լուսարձակող սարքերը պետք է պատրաստեն GaAs-ի էպիտաքսիալ շերտեր սիլիկոնային ենթաշերտերի վրա. SiC էպիտաքսիալ շերտը աճեցվում է հաղորդիչ SiC հիմքի վրա այնպիսի սարքերի կառուցման համար, ինչպիսիք են SBD-ը, MOSFET-ը և այլն, բարձր լարման, բարձր հոսանքի և այլ հոսանքի կիրառման համար: GaN էպիտաքսիալ շերտը կառուցված է կիսամեկուսացված SiC սուբստրատի վրա՝ հետագա HEMT-ի և ռադիոհաղորդումների համար նախատեսված այլ սարքերի կառուցման համար, ինչպիսիք են հաղորդակցությունը: Այս գործընթացը անբաժանելի է CVD սարքավորումներից:

CVD սարքավորման մեջ ենթաշերտը չի կարող ուղղակիորեն տեղադրվել մետաղի վրա կամ ուղղակի հիմքի վրա դնել էպիտաքսիալ նստեցման համար, քանի որ այն ներառում է գազի հոսքը (հորիզոնական, ուղղահայաց), ջերմաստիճանը, ճնշումը, ամրագրումը, աղտոտող նյութերի արտանետումը և այլ ասպեկտներ: ազդեցության գործոնները. Հետևաբար, անհրաժեշտ է հիմք, այնուհետև ենթաշերտը տեղադրվում է սկավառակի վրա, այնուհետև էպիտաքսիալ նստեցումը կատարվում է ենթաշերտի վրա՝ օգտագործելով CVD տեխնոլոգիան, և այս հիմքը SiC ծածկված գրաֆիտի հիմքն է (նաև հայտնի է որպես սկուտեղ):

SiC ծածկված գրաֆիտային հիմքերը սովորաբար օգտագործվում են մետաղական օրգանական քիմիական գոլորշիների նստեցման (MOCVD) սարքավորումներում մեկ բյուրեղյա ենթաշերտերը պահելու և տաքացնելու համար: SiC ծածկված գրաֆիտի հիմքի ջերմային կայունությունը, ջերմային միատեսակությունը և կատարողական այլ պարամետրերը որոշիչ դեր են խաղում էպիտաքսիալ նյութի աճի որակի վրա, ուստի այն MOCVD սարքավորման հիմնական հիմնական բաղադրիչն է:

Մետաղ-օրգանական քիմիական գոլորշիների նստեցումը (MOCVD) հանդիսանում է հիմնական տեխնոլոգիան՝ կապույտ LED-ով GaN թաղանթների էպիտաքսիալ աճի համար: Այն ունի պարզ շահագործման, վերահսկելի աճի տեմպի և GaN ֆիլմերի բարձր մաքրության առավելությունները: Որպես MOCVD սարքավորումների ռեակցիայի պալատի կարևոր բաղադրիչ, GaN ֆիլմի էպիտաքսիալ աճի համար օգտագործվող կրող հիմքը պետք է ունենա բարձր ջերմաստիճանի դիմադրության, միատեսակ ջերմային հաղորդունակության, լավ քիմիական կայունության, ուժեղ ջերմային ցնցումների դիմադրություն և այլն: Գրաֆիտի նյութը կարող է բավարարվել: վերը նշված պայմանները.

Որպես MOCVD սարքավորումների հիմնական բաղադրիչներից մեկը, գրաֆիտի հիմքը հանդիսանում է ենթաշերտի կրող և տաքացնող մարմինը, որն ուղղակիորեն որոշում է ֆիլմի նյութի միատեսակությունն ու մաքրությունը, ուստի դրա որակն ուղղակիորեն ազդում է էպիտաքսիալ թերթիկի պատրաստման վրա, և միևնույն ժամանակ. ժամանակի ընթացքում օգտագործման քանակի ավելացումով և աշխատանքային պայմանների փոփոխությամբ այն շատ հեշտ է կրել՝ պատկանելով սպառվող նյութերին։

Չնայած գրաֆիտն ունի գերազանց ջերմային հաղորդունակություն և կայունություն, այն լավ առավելություն ունի որպես MOCVD սարքավորումների հիմնական բաղադրիչ, սակայն արտադրության գործընթացում գրաֆիտը կոռոզիայի է ենթարկում փոշին՝ քայքայիչ գազերի և մետաղական օրգանական նյութերի մնացորդի և ծառայության ժամկետի պատճառով: գրաֆիտի հիմքը մեծապես կնվազի: Միևնույն ժամանակ, ընկնող գրաֆիտի փոշին կհանգեցնի չիպի աղտոտմանը:

Ծածկույթի տեխնոլոգիայի առաջացումը կարող է ապահովել մակերևույթի փոշի ամրացում, բարձրացնել ջերմային հաղորդունակությունը և հավասարեցնել ջերմության բաշխումը, որը դարձել է այս խնդիրը լուծելու հիմնական տեխնոլոգիան: Գրաֆիտի հիմքը MOCVD սարքավորումների օգտագործման միջավայրում, գրաֆիտի հիմքի մակերեսային ծածկույթը պետք է համապատասխանի հետևյալ բնութագրերին.

(1) Գրաֆիտի հիմքը կարող է ամբողջությամբ փաթաթվել, և խտությունը լավ է, հակառակ դեպքում գրաֆիտի հիմքը հեշտ է կոռոզիայի ենթարկվել քայքայիչ գազի մեջ:

(2) Գրաֆիտի հիմքի հետ համակցված ուժը բարձր է՝ ապահովելու համար, որ ծածկույթը հեշտ չընկնի բարձր ջերմաստիճանի և ցածր ջերմաստիճանի մի քանի ցիկլերից հետո:

(3) Այն ունի լավ քիմիական կայունություն՝ բարձր ջերմաստիճանում և քայքայիչ մթնոլորտում ծածկույթի ձախողումից խուսափելու համար:

SiC-ն ունի կոռոզիոն դիմադրության, բարձր ջերմային հաղորդունակության, ջերմային ցնցումների դիմադրության և բարձր քիմիական կայունության առավելությունները և կարող է լավ աշխատել GaN էպիտաքսիալ մթնոլորտում: Բացի այդ, SiC-ի ջերմային ընդարձակման գործակիցը շատ քիչ է տարբերվում գրաֆիտից, ուստի SiC-ը նախընտրելի նյութն է գրաֆիտային հիմքի մակերեսային ծածկույթի համար:

Ներկայումս տարածված SiC-ը հիմնականում 3C, 4H և 6H տիպն է, և տարբեր բյուրեղային տեսակների SiC-ի օգտագործումը տարբեր է: Օրինակ, 4H-SiC-ը կարող է արտադրել բարձր հզորության սարքեր; 6H-SiC-ն ամենակայունն է և կարող է արտադրել ֆոտոէլեկտրական սարքեր; GaN-ին նման կառուցվածքի պատճառով 3C-SiC-ը կարող է օգտագործվել GaN էպիտաքսիալ շերտ արտադրելու և SiC-GaN RF սարքեր արտադրելու համար: 3C-SiC-ը նաև հայտնի է որպես β-SiC, և β-SiC-ի կարևոր օգտագործումը որպես թաղանթ և ծածկույթի նյութ է, ուստի β-SiC-ը ներկայումս ծածկույթի հիմնական նյութն է:

Սիլիցիումի կարբիդային ծածկույթի պատրաստման եղանակ

Ներկայումս SiC ծածկույթի պատրաստման մեթոդները հիմնականում ներառում են գել-sol մեթոդը, ներկառուցման մեթոդը, խոզանակով ծածկելու մեթոդը, պլազմային ցողման մեթոդը, քիմիական գազի ռեակցիայի մեթոդը (CVR) և քիմիական գոլորշիների նստեցման մեթոդը (CVD):

Ներկառուցման մեթոդ.

Մեթոդը մի տեսակ բարձր ջերմաստիճանի պինդ ֆազային սինթրինգ է, որը հիմնականում օգտագործում է Si փոշի և C փոշի խառնուրդը որպես ներծծող փոշի, գրաֆիտի մատրիցը տեղադրվում է ներծծվող փոշու մեջ, իսկ բարձր ջերմաստիճանի սինթրումը կատարվում է իներտ գազի մեջ։ , և վերջապես SiC ծածկույթը ստացվում է գրաֆիտի մատրիցայի մակերեսի վրա։ Գործընթացը պարզ է, և ծածկույթի և ենթաշերտի միջև համադրությունը լավ է, բայց հաստության ուղղությամբ ծածկույթի միատեսակությունը թույլ է, ինչը հեշտ է ավելի շատ անցքեր ստեղծել և հանգեցնել վատ օքսիդացման դիմադրության:

Խոզանակի ծածկույթի մեթոդը.

Խոզանակի ծածկույթի մեթոդը հիմնականում հեղուկ հումքը գրաֆիտի մատրիցայի մակերեսին քսելն է, այնուհետև հումքը որոշակի ջերմաստիճանում բուժելն է` ծածկույթը պատրաստելու համար: Գործընթացը պարզ է, և արժեքը ցածր է, բայց խոզանակով ծածկույթի մեթոդով պատրաստված ծածկույթը թույլ է հիմքի հետ համակցված, ծածկույթի միատեսակությունը վատ է, ծածկույթը բարակ է, և օքսիդացման դիմադրությունը ցածր է, և այլ մեթոդներ են անհրաժեշտ օգնելու համար: այն.

Պլազմային ցողման մեթոդ.

Պլազմային ցողման մեթոդը հիմնականում հալված կամ կիսահալված հումքը գրաֆիտի մատրիցայի մակերեսին պլազմային ատրճանակով ցողելն է, այնուհետև ամրացնելն ու կապելը` ծածկույթ ստեղծելու համար: Մեթոդը հեշտ է գործել և կարող է պատրաստել համեմատաբար խիտ սիլիցիումի կարբիդային ծածկույթ, սակայն մեթոդով պատրաստված սիլիցիումի կարբիդային ծածկույթը հաճախ չափազանց թույլ է և հանգեցնում է թույլ օքսիդացման դիմադրության, ուստի այն սովորաբար օգտագործվում է SiC կոմպոզիտային ծածկույթի պատրաստման համար՝ բարելավելու համար: ծածկույթի որակը.

Գել-sol մեթոդ.

Գել-զոլ մեթոդը հիմնականում լուծույթի միատեսակ և թափանցիկ լուծույթ պատրաստելն է, որը ծածկում է մատրիցայի մակերեսը, չորանում է գելի մեջ և այնուհետև սինթրումը՝ ծածկույթ ստանալու համար: Այս մեթոդը գործելու համար պարզ է և ցածր գնով, սակայն արտադրված ծածկույթն ունի որոշ թերություններ, ինչպիսիք են ցածր ջերմային ցնցումների դիմադրությունը և հեշտ ճաքելը, ուստի այն չի կարող լայնորեն կիրառվել:

Քիմիական գազի ռեակցիա (CVR).

CVR-ն հիմնականում առաջացնում է SiC ծածկույթ՝ օգտագործելով Si և SiO2 փոշի՝ բարձր ջերմաստիճանում SiO գոլորշի առաջացնելու համար, և մի շարք քիմիական ռեակցիաներ տեղի են ունենում C նյութի սուբստրատի մակերեսին: Այս մեթոդով պատրաստված SiC ծածկույթը սերտորեն կապված է ենթաշերտի հետ, սակայն ռեակցիայի ջերմաստիճանն ավելի բարձր է, իսկ արժեքը՝ ավելի բարձր:

Քիմիական գոլորշիների նստեցում (CVD):

Ներկայումս CVD-ն հիմքի մակերեսի վրա SiC ծածկույթի պատրաստման հիմնական տեխնոլոգիան է: Հիմնական գործընթացը ենթաշերտի մակերեսի վրա գազաֆազային ռեակտիվ նյութի ֆիզիկական և քիմիական ռեակցիաների մի շարք է, և վերջապես, SiC ծածկույթը պատրաստվում է ենթաշերտի մակերեսի վրա նստվածքի միջոցով: CVD տեխնոլոգիայով պատրաստված SiC ծածկույթը սերտորեն կապված է ենթաշերտի մակերեսին, ինչը կարող է արդյունավետորեն բարելավել նյութի օքսիդացման դիմադրությունը և աբլատիվ դիմադրությունը, սակայն այս մեթոդի նստեցման ժամանակը ավելի երկար է, և ռեակցիայի գազն ունի որոշակի թունավոր: գազ.

SiC ծածկված գրաֆիտային բազայի շուկայական իրավիճակը

Երբ արտասահմանյան արտադրողները սկսեցին վաղ, նրանք ունեին ակնհայտ առաջատար և շուկայի բարձր մասնաբաժին: Միջազգայնորեն, SiC ծածկված գրաֆիտային բազայի հիմնական մատակարարներն են հոլանդական Xycard-ը, Գերմանիան SGL Carbon (SGL), Japan Toyo Carbon-ը, Միացյալ Նահանգների MEMC-ը և այլ ընկերություններ, որոնք հիմնականում զբաղեցնում են միջազգային շուկան: Չնայած Չինաստանը ճեղքել է գրաֆիտային մատրիցայի մակերեսի վրա SiC ծածկույթի միասնական աճի հիմնական տեխնոլոգիան, բարձրորակ գրաֆիտի մատրիցը դեռևս հենվում է գերմանական SGL-ի, Japan Toyo Carbon-ի և այլ ձեռնարկությունների վրա, ներքին ձեռնարկությունների կողմից տրամադրվող գրաֆիտի մատրիցան ազդում է ծառայության վրա։ կյանքը ջերմային հաղորդունակության, առաձգական մոդուլի, կոշտ մոդուլի, ցանցի թերությունների և որակի այլ խնդիրների պատճառով: MOCVD սարքավորումը չի կարող բավարարել SiC ծածկված գրաֆիտային բազայի օգտագործման պահանջները:

Չինաստանի կիսահաղորդչային արդյունաբերությունը զարգանում է արագ տեմպերով, MOCVD էպիտաքսիալ սարքավորումների տեղայնացման արագության աստիճանական աճով և այլ գործընթացների կիրառման ընդլայնմամբ, ակնկալվում է, որ ապագա SiC ծածկված գրաֆիտի բազայի արտադրանքի շուկան արագ կաճի: Արդյունաբերության նախնական հաշվարկների համաձայն, գրաֆիտի բազայի ներքին շուկան առաջիկա մի քանի տարում կգերազանցի 500 միլիոն յուանը:

SiC ծածկված գրաֆիտային բազան բարդ կիսահաղորդչային արդյունաբերական սարքավորումների հիմնական բաղադրիչն է, որը տիրապետում է դրա արտադրության և արտադրության հիմնական տեխնոլոգիային և հումք-գործընթաց-սարքավորումներ արդյունաբերության ամբողջ շղթայի տեղայնացմանը մեծ ռազմավարական նշանակություն ունի զարգացման ապահովման համար: Չինաստանի կիսահաղորդչային արդյունաբերություն. Ներքին SiC ծածկված գրաֆիտի բազայի ոլորտը ծաղկում է, և արտադրանքի որակը շուտով կարող է հասնել միջազգային առաջադեմ մակարդակի: