חלקי מוליכים למחצה - בסיס גרפיט מצופה SiC

בסיסי גרפיט מצופים SiC משמשים בדרך כלל לתמיכה וחימום של מצעי גביש בודדים בציוד מתכת-אורגני כימיקלים (MOCVD). היציבות התרמית, האחידות התרמית ופרמטרי ביצועים אחרים של בסיס גרפיט מצופה SiC ממלאים תפקיד מכריע באיכות צמיחת החומר האפיטקסיאלי, ולכן הוא מרכיב המפתח המרכזי של ציוד MOCVD.

בתהליך של ייצור פרוסות, שכבות אפיטקסיאליות נבנות עוד יותר על כמה מצעי פרוס כדי להקל על ייצור התקנים. התקנים פולטי אור LED אופייניים צריכים להכין שכבות אפיטקסיאליות של GaAs על מצעי סיליקון; השכבה האפיטקסיאלית SiC גדלה על מצע SiC המוליך לבניית התקנים כגון SBD, MOSFET וכו', ליישומי מתח גבוה, זרם גבוה ויישומי הספק אחרים; שכבת אפיטקסיאלית GaN בנויה על מצע SiC מבודד למחצה כדי לבנות עוד יותר HEMT והתקנים אחרים עבור יישומי RF כגון תקשורת. תהליך זה אינו נפרד מציוד CVD.

בציוד ה-CVD, לא ניתן להניח את המצע ישירות על המתכת או פשוט להניח אותו על בסיס לתצהיר אפיטקסיאלי, מכיוון שהוא כרוך בזרימת הגז (אופקי, אנכי), טמפרטורה, לחץ, קיבוע, שפיכת מזהמים והיבטים אחרים של גורמי ההשפעה. לכן, יש צורך להשתמש בבסיס, ולאחר מכן למקם את המצע על הדיסק, ולאחר מכן להשתמש בטכנולוגיית CVD להשקעת אפיטקסיאלית על המצע, שהוא בסיס הגרפיט המצופה SiC (הידוע גם בשם המגש).

בסיסי גרפיט מצופים SiC משמשים בדרך כלל לתמיכה וחימום של מצעי גביש בודדים בציוד מתכת-אורגני כימיקלים (MOCVD). היציבות התרמית, האחידות התרמית ופרמטרי ביצועים אחרים של בסיס גרפיט מצופה SiC ממלאים תפקיד מכריע באיכות צמיחת החומר האפיטקסיאלי, ולכן הוא מרכיב המפתח המרכזי של ציוד MOCVD.

שקיעת אדים כימית מתכת-אורגני (MOCVD) היא הטכנולוגיה המרכזית לצמיחה אפיטקסיאלית של סרטי GaN ב-LED כחול. יש לו את היתרונות של פעולה פשוטה, קצב צמיחה ניתן לשליטה וטוהר גבוה של סרטי GaN. כמרכיב חשוב בתא התגובה של ציוד MOCVD, בסיס המיסב המשמש לצמיחת אפיטקסיאלית של סרט GaN צריך להיות בעל יתרונות של עמידות בטמפרטורה גבוהה, מוליכות תרמית אחידה, יציבות כימית טובה, עמידות בפני זעזועים תרמיים וכו'. חומר גרפיט יכול לעמוד התנאים הנ"ל.

כאחד ממרכיבי הליבה של ציוד MOCVD, בסיס גרפיט הוא הנשא וגוף החימום של המצע, אשר קובע ישירות את האחידות והטוהר של חומר הסרט, כך שהאיכות שלו משפיעה ישירות על הכנת הגיליון האפיטקסיאלי, ובמקביל זמן, עם הגידול במספר השימושים ושינוי תנאי העבודה, קל מאוד ללבוש אותו, השייך לחומרים המתכלים.

למרות שלגרפיט מוליכות ויציבות תרמית מצוינים, יש לו יתרון טוב כמרכיב בסיס של ציוד MOCVD, אך בתהליך הייצור, הגרפיט ישחד את האבקה עקב שאריות גזים קורוזיביים וחומרים אורגניים מתכתיים, וחיי השירות של הגרפיט. בסיס גרפיט יקטן מאוד. יחד עם זאת, אבקת הגרפיט הנופלת תגרום לזיהום השבב.

הופעתה של טכנולוגיית הציפוי יכולה לספק קיבוע אבקת פני השטח, לשפר מוליכות תרמית ולהשוות את חלוקת החום, שהפכה לטכנולוגיה העיקרית לפתור בעיה זו. בסיס גרפיט בסביבת השימוש בציוד MOCVD, ציפוי משטח בסיס גרפיט צריך לעמוד במאפיינים הבאים:

(1) ניתן לעטוף את בסיס הגרפיט במלואו, והצפיפות טובה, אחרת קל להחליד את בסיס הגרפיט בגז המאכל.

(2) חוזק השילוב עם בסיס הגרפיט גבוה כדי להבטיח שהציפוי לא קל ליפול לאחר מספר מחזורי טמפרטורה גבוהה וטמפרטורה נמוכה.

(3) יש לו יציבות כימית טובה כדי למנוע כשל ציפוי בטמפרטורה גבוהה ואווירה קורוזיבית.

ל-SiC יש את היתרונות של עמידות בפני קורוזיה, מוליכות תרמית גבוהה, עמידות בפני זעזועים תרמיים ויציבות כימית גבוהה, והוא יכול לעבוד היטב באווירה אפיטקסיאלית GaN. בנוסף, מקדם ההתפשטות התרמית של SiC שונה מעט מאוד מזה של גרפיט, ולכן SiC הוא החומר המועדף לציפוי פני השטח של בסיס גרפיט.

כיום, ה-SiC הנפוץ הוא בעיקר מסוג 3C, 4H ו-6H, והשימושים ב-SiC של סוגי גבישים שונים שונים. לדוגמה, 4H-SiC יכול לייצר מכשירים בעלי הספק גבוה; 6H-SiC הוא היציב ביותר ויכול לייצר מכשירים פוטו-אלקטריים; בגלל המבנה הדומה ל-GaN, ניתן להשתמש ב-3C-SiC לייצור שכבה אפיטקסיאלית GaN וייצור התקני RF של SiC-GaN. 3C-SiC ידוע גם בשם β-SiC, ושימוש חשוב ב- β-SiC הוא כסרט וחומר ציפוי, ולכן β-SiC הוא כיום החומר העיקרי לציפוי.