Hálfleiðarahlutar - SiC húðaður grafítgrunnur

SiC húðaðir grafítbasar eru almennt notaðir til að styðja og hita einskristal hvarfefni í málm-lífrænum efnagufu (MOCVD) búnaði. Hitastöðugleiki, varma einsleitni og aðrar frammistöðubreytur SiC húðaðs grafítgrunns gegna afgerandi hlutverki í gæðum epitaxial efnisvaxtar, þannig að það er kjarninn í MOCVD búnaði.

Í því ferli að framleiða obláta eru epitaxial lög enn frekar smíðuð á sumum oblátum undirlagi til að auðvelda framleiðslu tækja. Dæmigert LED ljósgeislatæki þurfa að undirbúa epitaxial lög af GaAs á sílikon hvarfefni; SiC epitaxial lagið er ræktað á leiðandi SiC undirlagi til að byggja tæki eins og SBD, MOSFET, osfrv., Fyrir háspennu, hástraum og önnur aflnotkun; GaN epitaxial lag er smíðað á hálfeinangruðu SiC undirlagi til að smíða frekar HEMT og önnur tæki fyrir RF forrit eins og samskipti. Þetta ferli er óaðskiljanlegt frá CVD búnaði.

Í CVD búnaðinum er ekki hægt að setja undirlagið beint á málminn eða einfaldlega setja það á undirlag fyrir útfellingu útfellingar vegna þess að það felur í sér gasflæði (lárétt, lóðrétt), hitastig, þrýsting, festingu, losun mengunarefna og annarra þátta í áhrifaþættirnir. Þess vegna er þörf á grunni og síðan er undirlagið sett á diskinn og síðan fer epitaxial útfellingin fram á undirlagið með CVD tækni, og þessi grunnur er SiC húðaður grafítgrunnur (einnig þekktur sem bakki).

SiC húðaðir grafítbasar eru almennt notaðir til að styðja og hita einskristal hvarfefni í málm-lífrænum efnagufu (MOCVD) búnaði. Hitastöðugleiki, varma einsleitni og aðrar frammistöðubreytur SiC húðaðs grafítgrunns gegna afgerandi hlutverki í gæðum epitaxial efnisvaxtar, þannig að það er kjarninn í MOCVD búnaði.

Málm-lífræn efnagufuútfelling (MOCVD) er almenna tæknin fyrir vöxt GaN kvikmynda í bláum LED. Það hefur kosti einfaldrar notkunar, stjórnanlegs vaxtarhraða og mikillar hreinleika GaN kvikmynda. Sem mikilvægur þáttur í hvarfhólfinu í MOCVD búnaði þarf burðargrunnurinn sem notaður er fyrir GaN filmu epitaxial vöxt að hafa kosti háhitaþols, samræmdrar hitaleiðni, góðs efnafræðilegs stöðugleika, sterkrar hitaáfallsþols osfrv. Grafít efni getur mætt ofangreindum skilyrðum.

Sem einn af kjarnaþáttum MOCVD búnaðar er grafítgrunnur burðarefni og hitunarhluti undirlagsins, sem ákvarðar beint einsleitni og hreinleika filmuefnisins, þannig að gæði þess hafa bein áhrif á undirbúning epitaxial laksins og á sama tíma. tíma, með aukningu á fjölda notkunar og breyttum vinnuskilyrðum, er það mjög auðvelt að klæðast, sem tilheyrir rekstrarvörum.

Þrátt fyrir að grafít hafi framúrskarandi hitaleiðni og stöðugleika, hefur það góðan kost sem grunnþáttur í MOCVD búnaði, en í framleiðsluferlinu mun grafít tæra duftið vegna leifar af ætandi lofttegundum og lífrænum málmefnum og endingartíma grafítgrunnur mun minnka mikið. Á sama tíma mun fallandi grafítduft valda mengun á flísinni.

Tilkoma húðunartækni getur veitt yfirborðsduftfestingu, aukið varmaleiðni og jafnað hitadreifingu, sem hefur orðið aðaltæknin til að leysa þetta vandamál. Grafítgrunnur í notkunarumhverfi MOCVD búnaðar, grafítgrunn yfirborðshúð ætti að uppfylla eftirfarandi eiginleika:

(1) Grafítbotninn er hægt að pakka að fullu og þéttleikinn er góður, annars er auðvelt að tæra grafítbotninn í ætandi gasinu.

(2) Samsetningsstyrkurinn við grafítgrunninn er hár til að tryggja að ekki sé auðvelt að falla af húðinni eftir nokkrar háhita- og lághitalotur.

(3) Það hefur góðan efnafræðilegan stöðugleika til að forðast bilun í húðun við háan hita og ætandi andrúmsloft.

SiC hefur kosti tæringarþols, mikillar hitaleiðni, hitaáfallsþols og mikillar efnastöðugleika og getur virkað vel í GaN epitaxial andrúmslofti. Að auki er varmaþenslustuðull SiC mjög lítið frábrugðinn grafíti, þannig að SiC er ákjósanlegt efni fyrir yfirborðshúð grafítgrunns.

Sem stendur er algengt SiC aðallega 3C, 4H og 6H gerð og SiC notkun mismunandi kristalgerða er mismunandi. Til dæmis getur 4H-SiC framleitt aflmikil tæki; 6H-SiC er stöðugasta og getur framleitt ljós raftæki; Vegna svipaðrar uppbyggingar og GaN er hægt að nota 3C-SiC til að framleiða GaN epitaxial lag og framleiða SiC-GaN RF tæki. 3C-SiC er einnig almennt þekkt sem β-SiC, og mikilvæg notkun β-SiC er sem filmu og húðunarefni, þannig að β-SiC er nú helsta efnið til húðunar.

Aðferð til að útbúa kísilkarbíðhúð

Sem stendur innihalda undirbúningsaðferðir SiC húðunar aðallega gel-sol aðferð, innfellingaraðferð, bursta húðunaraðferð, plasma úða aðferð, efnagasviðbragðsaðferð (CVR) og efnagufuútfellingaraðferð (CVD).

Innfellingaraðferð:

Aðferðin er eins konar háhita fastfasa sintrun, sem notar aðallega blönduna af Si dufti og C dufti sem innfellingarduft, grafítfylki er sett í innfellingarduftið og háhita sinting fer fram í óvirku gasinu. , og að lokum fæst SiC húðun á yfirborði grafítgrunnsins. Ferlið er einfalt og samsetningin á milli húðunar og undirlags er góð, en einsleitni lagsins meðfram þykktarstefnunni er léleg, sem er auðvelt að framleiða fleiri göt og leiðir til lélegrar oxunarþols.

Bursta húðunaraðferð:

Burstahúðunaraðferðin er aðallega að bursta fljótandi hráefnið á yfirborð grafítgrunnsins og lækna síðan hráefnið við ákveðið hitastig til að undirbúa húðunina. Ferlið er einfalt og kostnaðurinn lítill, en húðunin sem er unnin með burstahúðunaraðferð er veik í samsetningu við undirlagið, einsleitni húðunar er léleg, húðunin er þunn og oxunarþolið er lágt og aðrar aðferðir eru nauðsynlegar til að aðstoða það.

Plasma úðunaraðferð:

Plasma úðunaraðferðin er aðallega að úða bráðnu eða hálfbræddu hráefni á yfirborð grafítfylkisins með plasmabyssu og síðan storkna og bindast til að mynda húðun. Aðferðin er einföld í notkun og getur útbúið tiltölulega þétta kísilkarbíðhúð, en kísilkarbíðhúðin sem unnin er með aðferðinni er oft of veik og leiðir til veikrar oxunarþols, þannig að hún er almennt notuð til að búa til SiC samsett húðun til að bæta gæði lagsins.

Gel-sol aðferð:

Gel-sol aðferðin er aðallega að útbúa einsleita og gagnsæja sóllausn sem hylur yfirborð fylkisins, þurrkun í hlaup og síðan sintrun til að fá húðun. Þessi aðferð er einföld í notkun og lág í kostnaði, en húðunin sem framleidd er hefur nokkra galla eins og lágt hitalostþol og auðvelt sprunga, svo það er ekki hægt að nota það mikið.

Chemical Gas Reaction (CVR):

CVR býr aðallega til SiC húðun með því að nota Si og SiO2 duft til að búa til SiO gufu við háan hita og röð efnahvarfa eiga sér stað á yfirborði C efnis undirlagsins. SiC húðunin sem er útbúin með þessari aðferð er nátengd undirlaginu, en hvarfhitastigið er hærra og kostnaðurinn er hærri.

Chemical Vapor Deposition (CVD):

Sem stendur er CVD aðal tæknin til að undirbúa SiC húðun á yfirborði undirlagsins. Aðalferlið er röð eðlisfræðilegra og efnafræðilegra efnahvarfa gasfasa hvarfefna á yfirborði undirlagsins og að lokum er SiC húðunin undirbúin með útfellingu á yfirborði undirlagsins. SiC húðunin sem er unnin með CVD tækni er nátengd yfirborði undirlagsins, sem getur á áhrifaríkan hátt bætt oxunarþol og afnámsþol undirlagsefnisins, en útfellingartími þessarar aðferðar er lengri og hvarfgasið hefur ákveðið eitrað gasi.

Markaðsstaða SiC húðaðs grafítgrunns

Þegar erlendir framleiðendur byrjuðu snemma höfðu þeir skýra forystu og mikla markaðshlutdeild. Alþjóðlega eru helstu birgjar SiC húðaðs grafítgrunns hollenska Xycard, Þýskaland SGL Carbon (SGL), Japan Toyo Carbon, Bandaríkin MEMC og önnur fyrirtæki, sem í grundvallaratriðum hernema alþjóðlegan markað. Þrátt fyrir að Kína hafi brotist í gegnum lykilkjarnatækni samræmdrar vaxtar SiC húðunar á yfirborði grafítfylkis, byggir hágæða grafítfylki enn á þýska SGL, Japan Toyo Carbon og önnur fyrirtæki, hefur grafítfylki innlendra fyrirtækja áhrif á þjónustuna líf vegna hitaleiðni, teygjustuðuls, stífs stuðuls, grindargalla og annarra gæðavandamála. MOCVD búnaðurinn getur ekki uppfyllt kröfur um notkun SiC húðaðs grafítgrunns.

Hálfleiðaraiðnaður Kína er að þróast hratt, með hægfara aukningu á staðsetningarhlutfalli MOCVD epitaxial búnaðar og stækkun annarra vinnsluforrita, er búist við að framtíðarmarkaðurinn fyrir SiC húðuð grafít grunnvöru muni vaxa hratt. Samkvæmt bráðabirgðaáætlunum iðnaðarins mun innlendur grafítgrunnmarkaður fara yfir 500 milljónir júana á næstu árum.

SiC húðaður grafítgrunnur er kjarninn í samsettum hálfleiðurum iðnvæðingarbúnaði, að ná tökum á helstu kjarnatækni framleiðslu þess og framleiðslu, og átta sig á staðsetningu allrar hráefnis-ferlis-búnaðar iðnaðarkeðjunnar er afar stefnumótandi þýðingu til að tryggja þróun Hálfleiðaraiðnaður Kína. Svið innlendra SiC húðaðs grafítgrunns er í mikilli uppsveiflu og vörugæði geta náð alþjóðlegu háþróuðu stigi fljótlega.