Le basi in grafite rivestite con SiC sono comunemente utilizzate per supportare e riscaldare substrati monocristallini in apparecchiature di deposizione chimica in fase vapore metallo-organica (MOCVD). La stabilità termica, l'uniformità termica e altri parametri prestazionali della base in grafite rivestita in SiC svolgono un ruolo decisivo nella qualità della crescita del materiale epitassiale, quindi è il componente chiave principale dell'attrezzatura MOCVD.
Nel processo di produzione dei wafer, gli strati epitassiali vengono ulteriormente costruiti su alcuni substrati dei wafer per facilitare la produzione dei dispositivi. I tipici dispositivi a emissione di luce LED devono preparare strati epitassiali di GaAs su substrati di silicio; Lo strato epitassiale di SiC viene cresciuto sul substrato conduttivo di SiC per la costruzione di dispositivi come SBD, MOSFET, ecc., per applicazioni ad alta tensione, alta corrente e altre applicazioni di potenza; Lo strato epitassiale GaN è costruito su un substrato SiC semi-isolato per costruire ulteriormente HEMT e altri dispositivi per applicazioni RF come la comunicazione. Questo processo è inseparabile dalle apparecchiature CVD.
Nelle apparecchiature CVD, il substrato non può essere posizionato direttamente sul metallo o semplicemente posizionato su una base per la deposizione epitassiale, poiché coinvolge il flusso di gas (orizzontale, verticale), la temperatura, la pressione, la fissazione, la dispersione degli inquinanti e altri aspetti della i fattori di influenza. Pertanto, è necessaria una base, quindi il substrato viene posizionato sul disco, quindi la deposizione epitassiale viene eseguita sul substrato utilizzando la tecnologia CVD, e questa base è la base in grafite rivestita in SiC (nota anche come vassoio).
Le basi in grafite rivestite con SiC sono comunemente utilizzate per supportare e riscaldare substrati monocristallini in apparecchiature di deposizione chimica in fase vapore metallo-organica (MOCVD). La stabilità termica, l'uniformità termica e altri parametri prestazionali della base in grafite rivestita in SiC svolgono un ruolo decisivo nella qualità della crescita del materiale epitassiale, quindi è il componente chiave principale dell'attrezzatura MOCVD.
La deposizione chimica in fase vapore metallo-organica (MOCVD) è la tecnologia tradizionale per la crescita epitassiale di film GaN nei LED blu. Presenta i vantaggi di un funzionamento semplice, di un tasso di crescita controllabile e dell'elevata purezza dei film GaN. Essendo un componente importante nella camera di reazione delle apparecchiature MOCVD, la base del cuscinetto utilizzata per la crescita epitassiale del film GaN deve avere i vantaggi di resistenza alle alte temperature, conduttività termica uniforme, buona stabilità chimica, forte resistenza allo shock termico, ecc. Il materiale di grafite può soddisfare le condizioni di cui sopra.
Essendo uno dei componenti principali dell'apparecchiatura MOCVD, la base in grafite è il supporto e il corpo riscaldante del substrato, che determina direttamente l'uniformità e la purezza del materiale della pellicola, quindi la sua qualità influisce direttamente sulla preparazione del foglio epitassiale e allo stesso tempo tempo, con l'aumento del numero di utilizzi e il cambiamento delle condizioni di lavoro, è molto facile da indossare, appartenente ai materiali di consumo.
Sebbene la grafite abbia un'eccellente conduttività termica e stabilità, presenta un buon vantaggio come componente base delle apparecchiature MOCVD, ma nel processo di produzione, la grafite corroderà la polvere a causa dei residui di gas corrosivi e di sostanze organiche metalliche e la durata di servizio della la base in grafite sarà notevolmente ridotta. Allo stesso tempo, la polvere di grafite che cade causerà inquinamento al chip.
L’emergere della tecnologia di rivestimento può fornire il fissaggio della polvere superficiale, migliorare la conduttività termica e uniformare la distribuzione del calore, che è diventata la tecnologia principale per risolvere questo problema. Base in grafite nell'ambiente di utilizzo delle apparecchiature MOCVD, il rivestimento superficiale della base in grafite deve soddisfare le seguenti caratteristiche:
(1) La base in grafite può essere completamente avvolta e la densità è buona, altrimenti è facile che la base in grafite venga corrosa dal gas corrosivo.
(2) La resistenza combinata con la base in grafite è elevata per garantire che il rivestimento non si stacchi facilmente dopo diversi cicli ad alta e bassa temperatura.
(3) Ha una buona stabilità chimica per evitare guasti al rivestimento in condizioni di temperatura elevata e atmosfera corrosiva.
Il SiC presenta i vantaggi di resistenza alla corrosione, elevata conduttività termica, resistenza allo shock termico ed elevata stabilità chimica e può funzionare bene in atmosfera epitassiale GaN. Inoltre, il coefficiente di dilatazione termica del SiC differisce molto poco da quello della grafite, pertanto il SiC è il materiale preferito per il rivestimento superficiale della base di grafite.
Attualmente, il SiC comune è principalmente di tipo 3C, 4H e 6H e gli usi SiC di diversi tipi di cristalli sono diversi. Ad esempio, il 4H-SiC può produrre dispositivi ad alta potenza; 6H-SiC è il più stabile e può produrre dispositivi fotoelettrici; A causa della sua struttura simile al GaN, il 3C-SiC può essere utilizzato per produrre uno strato epitassiale GaN e fabbricare dispositivi RF SiC-GaN. Il 3C-SiC è anche comunemente noto come β-SiC e un uso importante del β-SiC è come materiale per film e rivestimento, quindi il β-SiC è attualmente il materiale principale per il rivestimento.
Metodo per la preparazione del rivestimento in carburo di silicio
Attualmente, i metodi di preparazione del rivestimento SiC includono principalmente il metodo gel-sol, il metodo di inclusione, il metodo di rivestimento con spazzola, il metodo di spruzzatura al plasma, il metodo di reazione chimica del gas (CVR) e il metodo di deposizione chimica da vapore (CVD).
Metodo di incorporamento:
Il metodo è una sorta di sinterizzazione in fase solida ad alta temperatura, che utilizza principalmente la miscela di polvere di Si e polvere di C come polvere di inclusione, la matrice di grafite viene posizionata nella polvere di inclusione e la sinterizzazione ad alta temperatura viene eseguita nel gas inerte , ed infine si ottiene il rivestimento di SiC sulla superficie della matrice di grafite. Il processo è semplice e la combinazione tra il rivestimento e il substrato è buona, ma l'uniformità del rivestimento lungo la direzione dello spessore è scarsa, il che può facilmente produrre più fori e portare a una scarsa resistenza all'ossidazione.
Metodo di rivestimento a spazzola:
Il metodo di rivestimento a spazzola consiste principalmente nel spazzolare la materia prima liquida sulla superficie della matrice di grafite, quindi indurire la materia prima ad una determinata temperatura per preparare il rivestimento. Il processo è semplice e il costo è basso, ma il rivestimento preparato con il metodo di rivestimento a spazzola è debole in combinazione con il substrato, l'uniformità del rivestimento è scarsa, il rivestimento è sottile e la resistenza all'ossidazione è bassa e sono necessari altri metodi per assistere Esso.
Metodo di spruzzatura al plasma:
Il metodo di spruzzatura al plasma consiste principalmente nello spruzzare materie prime fuse o semi-fuse sulla superficie della matrice di grafite con una pistola al plasma, quindi solidificarsi e legarsi per formare un rivestimento. Il metodo è semplice da utilizzare e può preparare un rivestimento di carburo di silicio relativamente denso, ma il rivestimento di carburo di silicio preparato con il metodo è spesso troppo debole e porta a una debole resistenza all'ossidazione, quindi viene generalmente utilizzato per la preparazione del rivestimento composito SiC per migliorare la qualità del rivestimento.
Metodo gel-sol:
Il metodo gel-sol consiste principalmente nel preparare una soluzione di sol uniforme e trasparente che ricopre la superficie della matrice, essiccandola in un gel e quindi sinterizzando per ottenere un rivestimento. Questo metodo è semplice da utilizzare e poco costoso, ma il rivestimento prodotto presenta alcuni difetti come la bassa resistenza agli shock termici e la facile fessurazione, quindi non può essere ampiamente utilizzato.
Reazione chimica del gas (CVR):
CVR genera principalmente rivestimento SiC utilizzando polvere di Si e SiO2 per generare vapore SiO ad alta temperatura e una serie di reazioni chimiche si verificano sulla superficie del substrato di materiale C. Il rivestimento SiC preparato con questo metodo è strettamente legato al substrato, ma la temperatura di reazione è più elevata e il costo è più elevato.
Deposizione chimica da fase vapore (CVD):
Attualmente, la CVD è la tecnologia principale per la preparazione del rivestimento SiC sulla superficie del substrato. Il processo principale è una serie di reazioni fisiche e chimiche del materiale reagente in fase gassosa sulla superficie del substrato e infine il rivestimento SiC viene preparato mediante deposizione sulla superficie del substrato. Il rivestimento SiC preparato con la tecnologia CVD è strettamente legato alla superficie del substrato, il che può migliorare efficacemente la resistenza all'ossidazione e la resistenza all'ablazione del materiale del substrato, ma il tempo di deposizione di questo metodo è più lungo e il gas di reazione ha una certa tossicità gas.
La situazione del mercato della base in grafite rivestita in SiC
Quando i produttori stranieri iniziarono presto, avevano un chiaro vantaggio e un’elevata quota di mercato. A livello internazionale, i principali fornitori di base in grafite rivestita in SiC sono l’olandese Xycard, la tedesca SGL Carbon (SGL), la giapponese Toyo Carbon, la statunitense MEMC e altre società, che fondamentalmente occupano il mercato internazionale. Sebbene la Cina abbia superato la tecnologia chiave di crescita uniforme del rivestimento SiC sulla superficie della matrice di grafite, la matrice di grafite di alta qualità fa ancora affidamento sulla SGL tedesca, sulla Toyo Carbon giapponese e su altre imprese, la matrice di grafite fornita dalle imprese nazionali influisce sul servizio vita a causa di conduttività termica, modulo elastico, modulo rigido, difetti reticolari e altri problemi di qualità. L'attrezzatura MOCVD non può soddisfare i requisiti dell'uso della base in grafite rivestita in SiC.
L'industria cinese dei semiconduttori si sta sviluppando rapidamente, con il graduale aumento del tasso di localizzazione delle apparecchiature epitassiali MOCVD e l'espansione di altre applicazioni di processo, si prevede che il futuro mercato dei prodotti a base di grafite rivestita in SiC crescerà rapidamente. Secondo le stime preliminari del settore, nei prossimi anni il mercato nazionale della base di grafite supererà i 500 milioni di yuan.
La base in grafite rivestita in SiC è il componente principale delle apparecchiature per l'industrializzazione dei semiconduttori compositi, padroneggiare la tecnologia chiave di base della sua produzione e produzione e realizzare la localizzazione dell'intera catena industriale di materie prime, apparecchiature di processo è di grande importanza strategica per garantire lo sviluppo di L'industria cinese dei semiconduttori. Il settore della base in grafite rivestita con SiC domestico è in forte espansione e la qualità del prodotto potrà presto raggiungere il livello avanzato internazionale.
Orario di pubblicazione: 24 luglio 2023