ნახევარგამტარული ნაწილები - SiC დაფარული გრაფიტის ბაზა

SiC დაფარული გრაფიტის ბაზები ჩვეულებრივ გამოიყენება ლითონ-ორგანული ქიმიური ორთქლის დეპონირების (MOCVD) მოწყობილობებში ერთკრისტალური სუბსტრატების შესანარჩუნებლად და გასათბობად. SiC დაფარული გრაფიტის ბაზის თერმული სტაბილურობა, თერმული ერთგვაროვნება და სხვა შესრულების პარამეტრები გადამწყვეტ როლს თამაშობს ეპიტაქსიური მასალის ზრდის ხარისხში, ამიტომ ის არის MOCVD აღჭურვილობის ძირითადი ძირითადი კომპონენტი.

ვაფლის წარმოების პროცესში, ეპიტაქსიალური ფენები შემდგომში აგებულია ზოგიერთ ვაფლის სუბსტრატზე მოწყობილობების დამზადების გასაადვილებლად. ტიპიური LED შუქის გამოსხივების მოწყობილობებს სჭირდებათ GaAs-ის ეპიტაქსიალური ფენების მომზადება სილიკონის სუბსტრატებზე; SiC ეპიტაქსიალური ფენა იზრდება გამტარ SiC სუბსტრატზე ისეთი მოწყობილობების კონსტრუქციისთვის, როგორიცაა SBD, MOSFET და ა.შ., მაღალი ძაბვის, მაღალი დენის და სხვა დენის გამოყენებისთვის; GaN ეპიტაქსიალური ფენა აგებულია ნახევრად იზოლირებულ SiC სუბსტრატზე HEMT და სხვა მოწყობილობების შემდგომი ასაგებად RF აპლიკაციებისთვის, როგორიცაა კომუნიკაცია. ეს პროცესი განუყოფელია CVD აღჭურვილობისგან.

CVD მოწყობილობაში სუბსტრატი არ შეიძლება პირდაპირ განთავსდეს ლითონზე ან უბრალოდ განთავსდეს ფუძეზე ეპიტაქსიალური დეპონირებისთვის, რადგან ის მოიცავს გაზის ნაკადს (ჰორიზონტალური, ვერტიკალური), ტემპერატურა, წნევა, ფიქსაცია, დამაბინძურებლების გამოდევნა და სხვა ასპექტები. გავლენის ფაქტორები. ამიტომ საჭიროა ბაზა, შემდეგ კი სუბსტრატი მოთავსებულია დისკზე, შემდეგ კი ეპიტაქსიალური დეპონირება ხდება სუბსტრატზე CVD ტექნოლოგიის გამოყენებით და ეს ბაზა არის SiC დაფარული გრაფიტის ბაზა (ასევე ცნობილია როგორც უჯრა).

SiC დაფარული გრაფიტის ბაზები ჩვეულებრივ გამოიყენება ლითონ-ორგანული ქიმიური ორთქლის დეპონირების (MOCVD) მოწყობილობებში ერთკრისტალური სუბსტრატების შესანარჩუნებლად და გასათბობად. SiC დაფარული გრაფიტის ბაზის თერმული სტაბილურობა, თერმული ერთგვაროვნება და სხვა შესრულების პარამეტრები გადამწყვეტ როლს თამაშობს ეპიტაქსიური მასალის ზრდის ხარისხში, ამიტომ ის არის MOCVD აღჭურვილობის ძირითადი ძირითადი კომპონენტი.

ლითონ-ორგანული ქიმიური ორთქლის დეპონირება (MOCVD) არის ძირითადი ტექნოლოგია GaN ფილმების ეპიტაქსიალური ზრდისთვის ლურჯ LED-ში. მას აქვს მარტივი მუშაობის, კონტროლირებადი ზრდის ტემპისა და GaN ფილმების მაღალი სისუფთავის უპირატესობები. როგორც მნიშვნელოვანი კომპონენტი MOCVD აღჭურვილობის რეაქციის პალატაში, GaN ფირის ეპიტაქსიალური ზრდისთვის გამოყენებული საყრდენი ბაზა უნდა ჰქონდეს მაღალი ტემპერატურის წინააღმდეგობის, ერთგვაროვანი თბოგამტარობის, კარგი ქიმიური სტაბილურობის, ძლიერი თერმული შოკის წინააღმდეგობის და ა.შ. ზემოაღნიშნული პირობები.

როგორც MOCVD აღჭურვილობის ერთ-ერთი ძირითადი კომპონენტი, გრაფიტის ბაზა არის სუბსტრატის გადამზიდავი და გამაცხელებელი სხეული, რომელიც პირდაპირ განსაზღვრავს ფილმის მასალის ერთგვაროვნებას და სისუფთავეს, ამიტომ მისი ხარისხი პირდაპირ გავლენას ახდენს ეპიტაქსიური ფურცლის მომზადებაზე და ამავე დროს. დროთა განმავლობაში, გამოყენების რაოდენობის მატებასთან და სამუშაო პირობების შეცვლასთან ერთად, მისი ტარება ძალიან ადვილია, რომელიც ეკუთვნის სახარჯო მასალას.

მიუხედავად იმისა, რომ გრაფიტს აქვს შესანიშნავი თბოგამტარობა და სტაბილურობა, მას აქვს კარგი უპირატესობა, როგორც MOCVD აღჭურვილობის საბაზისო კომპონენტი, მაგრამ წარმოების პროცესში, გრაფიტი კოროზირებს ფხვნილს კოროზიული აირებისა და მეტალის ორგანული ნივთიერებების ნარჩენების გამო. გრაფიტის ბაზა მნიშვნელოვნად შემცირდება. ამავდროულად, ჩამოვარდნილი გრაფიტის ფხვნილი გამოიწვევს ჩიპის დაბინძურებას.

საფარის ტექნოლოგიის გაჩენამ შეიძლება უზრუნველყოს ზედაპირის ფხვნილის ფიქსაცია, თბოგამტარობის გაძლიერება და სითბოს განაწილების გათანაბრება, რაც ამ პრობლემის გადაჭრის მთავარ ტექნოლოგიად იქცა. გრაფიტის ბაზა MOCVD აღჭურვილობის გამოყენების გარემოში, გრაფიტის ბაზის ზედაპირის საფარი უნდა აკმაყოფილებდეს შემდეგ მახასიათებლებს:

(1) გრაფიტის ბაზა შეიძლება მთლიანად შეფუთული იყოს და სიმკვრივე კარგია, წინააღმდეგ შემთხვევაში გრაფიტის ფუძე ადვილად კოროზირდება კოროზიულ აირში.

(2) გრაფიტის ბაზასთან კომბინირებული სიძლიერე მაღალია, რათა უზრუნველყოფილი იყოს, რომ საფარი ადვილად არ ჩამოვარდეს რამდენიმე მაღალი ტემპერატურისა და დაბალი ტემპერატურის ციკლის შემდეგ.

(3) მას აქვს კარგი ქიმიური სტაბილურობა მაღალი ტემპერატურისა და კოროზიულ ატმოსფეროში საფარის უკმარისობის თავიდან ასაცილებლად.

SiC-ს აქვს კოროზიის წინააღმდეგობის, მაღალი თბოგამტარობის, თერმული შოკის წინააღმდეგობის და მაღალი ქიმიური სტაბილურობის უპირატესობები და შეუძლია კარგად იმუშაოს GaN ეპიტაქსიურ ატმოსფეროში. გარდა ამისა, SiC-ის თერმული გაფართოების კოეფიციენტი ძალიან ცოტა განსხვავდება გრაფიტისგან, ამიტომ SiC არის სასურველი მასალა გრაფიტის ბაზის ზედაპირის საფარისთვის.

ამჟამად, საერთო SiC ძირითადად არის 3C, 4H და 6H ტიპის და სხვადასხვა კრისტალების ტიპების SiC გამოყენება განსხვავებულია. მაგალითად, 4H-SiC-ს შეუძლია მაღალი სიმძლავრის მოწყობილობების წარმოება; 6H-SiC არის ყველაზე სტაბილური და შეუძლია ფოტოელექტრული მოწყობილობების წარმოება; GaN-ის მსგავსი სტრუქტურის გამო, 3C-SiC შეიძლება გამოყენებულ იქნას GaN ეპიტაქსიალური ფენის დასამზადებლად და SiC-GaN RF მოწყობილობების დასამზადებლად. 3C-SiC ასევე საყოველთაოდ ცნობილია, როგორც β-SiC და β-SiC-ის მნიშვნელოვანი გამოყენებაა როგორც ფილმი და საფარი მასალა, ამიტომ β-SiC ამჟამად არის ძირითადი მასალა საფარისთვის.

სილიციუმის კარბიდის საფარის მომზადების მეთოდი

ამჟამად, SiC საფარის მომზადების მეთოდები ძირითადად მოიცავს გელ-ზოლის მეთოდს, ჩანერგვის მეთოდს, ფუნჯის საფარის მეთოდს, პლაზმური შესხურების მეთოდს, ქიმიური გაზის რეაქციის მეთოდს (CVR) და ორთქლის ქიმიურ დეპონირების მეთოდს (CVD).

ჩანერგვის მეთოდი:

მეთოდი არის ერთგვარი მაღალტემპერატურული მყარი ფაზის შედუღება, რომელიც ძირითადად იყენებს Si ფხვნილისა და C ფხვნილის ნარევს, როგორც ჩანერგვის ფხვნილს, გრაფიტის მატრიცა თავსდება ჩაშენებულ ფხვნილში, ხოლო მაღალტემპერატურული აგლომერაცია ხდება ინერტულ აირში. და ბოლოს SiC საფარი მიიღება გრაფიტის მატრიცის ზედაპირზე. პროცესი მარტივია და საფარსა და სუბსტრატს შორის კომბინაცია კარგია, მაგრამ სისქის მიმართულების გასწვრივ საფარის ერთგვაროვნება ცუდია, რაც ადვილია მეტი ხვრელების წარმოქმნას და გამოიწვიოს ცუდი დაჟანგვის წინააღმდეგობა.

ფუნჯის დაფარვის მეთოდი:

ფუნჯის დაფარვის მეთოდი ძირითადად არის თხევადი ნედლეულის გახეხვა გრაფიტის მატრიცის ზედაპირზე, შემდეგ კი ნედლეულის დამუშავება გარკვეულ ტემპერატურაზე საფარის მოსამზადებლად. პროცესი მარტივია და ღირებულება დაბალია, მაგრამ ფუნჯით დაფარვის მეთოდით მომზადებული საფარი სუსტია სუბსტრატთან კომბინაციაში, საფარის ერთგვაროვნება ცუდია, საფარი თხელია და დაჟანგვის წინააღმდეგობა დაბალია და სხვა მეთოდებია საჭირო დასახმარებლად. ის.

პლაზმური შესხურების მეთოდი:

პლაზმური შესხურების მეთოდი ძირითადად არის მდნარი ან ნახევრად გამდნარი ნედლეულის შესხურება გრაფიტის მატრიცის ზედაპირზე პლაზმური იარაღით, შემდეგ კი გამაგრება და შეკვრა, რათა შექმნას საფარი. მეთოდი მარტივი გამოსაყენებელია და შეუძლია მოამზადოს შედარებით მკვრივი სილიციუმის კარბიდის საფარი, მაგრამ მეთოდით მომზადებული სილიციუმის კარბიდის საფარი ხშირად ძალიან სუსტია და იწვევს სუსტ ჟანგვის წინააღმდეგობას, ამიტომ იგი ჩვეულებრივ გამოიყენება SiC კომპოზიტური საფარის მოსამზადებლად გასაუმჯობესებლად. საფარის ხარისხი.

გელ-ზოლის მეთოდი:

გელ-ზოლის მეთოდი ძირითადად არის ერთიანი და გამჭვირვალე ხსნარის მომზადება, რომელიც ფარავს მატრიცის ზედაპირს, გაშრება გელში და შემდეგ ადუღდება საფარის მისაღებად. ეს მეთოდი მარტივი გამოსაყენებელია და დაბალი ღირებულება, მაგრამ წარმოებულ საფარს აქვს გარკვეული ნაკლოვანებები, როგორიცაა დაბალი თერმული შოკის წინააღმდეგობა და მარტივი გაბზარვა, ამიტომ მისი ფართო გამოყენება შეუძლებელია.

ქიმიური გაზის რეაქცია (CVR):

CVR ძირითადად წარმოქმნის SiC საფარს Si და SiO2 ფხვნილის გამოყენებით SiO ორთქლის წარმოქმნის მიზნით მაღალ ტემპერატურაზე და ქიმიური რეაქციების სერია ხდება C მასალის სუბსტრატის ზედაპირზე. ამ მეთოდით მომზადებული SiC საფარი მჭიდროდ არის მიბმული სუბსტრატთან, მაგრამ რეაქციის ტემპერატურა უფრო მაღალია და ღირებულება უფრო მაღალია.

ქიმიური ორთქლის დეპონირება (CVD):

ამჟამად, CVD არის ძირითადი ტექნოლოგია სუბსტრატის ზედაპირზე SiC საფარის მოსამზადებლად. ძირითადი პროცესი არის გაზის ფაზის რეაქტიული მასალის ფიზიკური და ქიმიური რეაქციების სერია სუბსტრატის ზედაპირზე და ბოლოს SiC საფარი მზადდება სუბსტრატის ზედაპირზე დეპონირების გზით. CVD ტექნოლოგიით მომზადებული SiC საფარი მჭიდროდ არის მიბმული სუბსტრატის ზედაპირზე, რომელსაც შეუძლია ეფექტურად გააუმჯობესოს სუბსტრატის მასალის ჟანგვის წინააღმდეგობა და აბლაციური წინააღმდეგობა, მაგრამ ამ მეთოდის დეპონირების დრო უფრო გრძელია და რეაქციის გაზს აქვს გარკვეული ტოქსიკური. გაზი.

SiC დაფარული გრაფიტის ბაზის საბაზრო მდგომარეობა

როდესაც უცხოელმა მწარმოებლებმა ადრე დაიწყეს მუშაობა, მათ ჰქონდათ აშკარა ლიდერობა და მაღალი ბაზრის წილი. საერთაშორისო დონეზე, SiC დაფარული გრაფიტის ბაზის ძირითადი მომწოდებლები არიან ჰოლანდიური Xycard, გერმანია SGL Carbon (SGL), Japan Toyo Carbon, შეერთებული შტატების MEMC და სხვა კომპანიები, რომლებიც ძირითადად იკავებენ საერთაშორისო ბაზარს. მიუხედავად იმისა, რომ ჩინეთმა გაარღვია გრაფიტის მატრიცის ზედაპირზე SiC საფარის ერთგვაროვანი ზრდის ძირითადი ტექნოლოგია, მაღალი ხარისხის გრაფიტის მატრიცა მაინც ეყრდნობა გერმანულ SGL-ს, Japan Toyo Carbon-ს და სხვა საწარმოებს, შიდა საწარმოების მიერ მოწოდებული გრაფიტის მატრიცა გავლენას ახდენს მომსახურებაზე. სიცოცხლე თბოგამტარობის, ელასტიური მოდულის, ხისტი მოდულის, გისოსების დეფექტების და სხვა ხარისხის პრობლემების გამო. MOCVD მოწყობილობა ვერ აკმაყოფილებს SiC დაფარული გრაფიტის ბაზის გამოყენების მოთხოვნებს.

ჩინეთის ნახევარგამტარული ინდუსტრია სწრაფად ვითარდება, MOCVD ეპიტაქსიალური აღჭურვილობის ლოკალიზაციის სიჩქარის თანდათანობითი ზრდით და სხვა პროცესის აპლიკაციების გაფართოებით, მომავალი SiC დაფარული გრაფიტის ბაზის პროდუქტის ბაზარი სწრაფად გაიზრდება. ინდუსტრიის წინასწარი შეფასებით, გრაფიტის შიდა ბაზარი მომდევნო რამდენიმე წელიწადში 500 მილიონ იუანს გადააჭარბებს.

SiC დაფარული გრაფიტის ბაზა წარმოადგენს რთული ნახევარგამტარული ინდუსტრიალიზაციის აღჭურვილობის ძირითად კომპონენტს, რომელიც ეუფლება მისი წარმოებისა და წარმოების ძირითად ტექნოლოგიას და ნედლეულის-პროცესი-აღჭურვილობის ინდუსტრიის მთელი ჯაჭვის ლოკალიზაციის რეალიზაციას დიდი სტრატეგიული მნიშვნელობა აქვს განვითარების უზრუნველსაყოფად. ჩინეთის ნახევარგამტარული ინდუსტრია. შიდა SiC დაფარული გრაფიტის ბაზის სფერო იზრდება და პროდუქტის ხარისხი შეიძლება მალე მიაღწიოს საერთაშორისო მოწინავე დონეს.