SiC pārklātas grafīta bāzes parasti izmanto, lai atbalstītu un karsētu monokristālu substrātus metālorganiskās ķīmiskās tvaiku pārklāšanas (MOCVD) iekārtās. Siltuma stabilitātei, termiskajai viendabīgumam un citiem ar SiC pārklātas grafīta bāzes veiktspējas parametriem ir izšķiroša nozīme epitaksiālā materiāla augšanas kvalitātē, tāpēc tā ir MOCVD aprīkojuma galvenā galvenā sastāvdaļa.
Vafeļu ražošanas procesā uz dažiem vafeļu substrātiem tālāk tiek veidoti epitaksiālie slāņi, lai atvieglotu ierīču ražošanu. Tipiskām LED gaismu izstarojošām ierīcēm ir jāsagatavo GaAs epitaksiālie slāņi uz silīcija substrātiem; SiC epitaksiālais slānis tiek audzēts uz vadoša SiC substrāta, lai izveidotu ierīces, piemēram, SBD, MOSFET utt., augstsprieguma, lielas strāvas un citiem jaudas lietojumiem; GaN epitaksiālais slānis ir veidots uz daļēji izolēta SiC substrāta, lai turpinātu konstruēt HEMT un citas ierīces RF lietojumiem, piemēram, saziņai. Šis process nav atdalāms no CVD aprīkojuma.
CVD iekārtā substrātu nevar novietot tieši uz metāla vai vienkārši novietot uz pamatnes epitaksiālai nogulsnēšanai, jo tas ir saistīts ar gāzes plūsmu (horizontāli, vertikāli), temperatūru, spiedienu, fiksāciju, piesārņojošo vielu izvadīšanu un citus aspektus. ietekmes faktori. Tāpēc ir nepieciešama pamatne, un pēc tam substrāts tiek novietots uz diska, un pēc tam uz pamatnes tiek veikta epitaksiālā nogulsnēšanās, izmantojot CVD tehnoloģiju, un šī bāze ir ar SiC pārklāta grafīta pamatne (pazīstama arī kā paplāte).
SiC pārklātas grafīta bāzes parasti izmanto, lai atbalstītu un karsētu monokristālu substrātus metālorganiskās ķīmiskās tvaiku pārklāšanas (MOCVD) iekārtās. Siltuma stabilitātei, termiskajai viendabīgumam un citiem ar SiC pārklātas grafīta bāzes veiktspējas parametriem ir izšķiroša nozīme epitaksiālā materiāla augšanas kvalitātē, tāpēc tā ir MOCVD aprīkojuma galvenā galvenā sastāvdaļa.
Metāla-organiskā ķīmiskā tvaiku pārklāšana (MOCVD) ir galvenā tehnoloģija GaN plēvju epitaksiālai augšanai zilā LED krāsā. Tam ir vienkāršas darbības priekšrocības, kontrolējams augšanas ātrums un augsta GaN plēvju tīrība. Kā svarīga sastāvdaļa MOCVD iekārtas reakcijas kamerā, gultņu pamatnei, ko izmanto GaN plēves epitaksiskajai augšanai, ir jābūt ar augstas temperatūras pretestības, vienmērīgas siltumvadītspējas, labas ķīmiskās stabilitātes, spēcīgas termiskā triecienizturības uc priekšrocības. Grafīta materiāls var apmierināt iepriekš minētajiem nosacījumiem.
Kā viena no MOCVD aprīkojuma galvenajām sastāvdaļām grafīta bāze ir substrāta nesējs un sildīšanas korpuss, kas tieši nosaka plēves materiāla viendabīgumu un tīrību, tāpēc tā kvalitāte tieši ietekmē epitaksiālās loksnes sagatavošanu un tajā pašā laikā. laikā, palielinoties lietojumu skaitam un mainoties darba apstākļiem, tas ir ļoti viegli valkājams, piederot pie palīgmateriāliem.
Lai gan grafītam ir lieliska siltumvadītspēja un stabilitāte, tam ir laba priekšrocība kā MOCVD iekārtu bāzes sastāvdaļai, taču ražošanas procesā grafīts koroziju izraisošo gāzu un metālisko organisko vielu atlieku dēļ pulverī korodēs, kā arī grafīta kalpošanas laiks. grafīta pamatne tiks ievērojami samazināta. Tajā pašā laikā krītošais grafīta pulveris radīs mikroshēmas piesārņojumu.
Pārklājuma tehnoloģijas parādīšanās var nodrošināt virsmas pulvera fiksāciju, uzlabot siltumvadītspēju un izlīdzināt siltuma sadali, kas ir kļuvusi par galveno tehnoloģiju šīs problēmas risināšanai. Grafīta pamatnei MOCVD iekārtu lietošanas vidē, grafīta pamatnes virsmas pārklājumam jāatbilst šādiem raksturlielumiem:
(1) Grafīta pamatni var pilnībā iesaiņot, un blīvums ir labs, pretējā gadījumā grafīta pamatne ir viegli sarūsējusi korozīvā gāzē.
(2) Kombinācijas stiprība ar grafīta pamatni ir augsta, lai nodrošinātu, ka pārklājums nav viegli nokrist pēc vairākiem augstas temperatūras un zemas temperatūras cikliem.
(3) Tam ir laba ķīmiskā stabilitāte, lai izvairītos no pārklājuma sabojāšanās augstā temperatūrā un korozīvā atmosfērā.
SiC ir tādas priekšrocības kā izturība pret koroziju, augsta siltumvadītspēja, termiskā triecienizturība un augsta ķīmiskā stabilitāte, un tas var labi darboties GaN epitaksiālajā atmosfērā. Turklāt SiC termiskās izplešanās koeficients ļoti maz atšķiras no grafīta, tāpēc SiC ir vēlamais materiāls grafīta bāzes virsmas pārklājumam.
Pašlaik parastais SiC galvenokārt ir 3C, 4H un 6H tips, un dažādu kristālu veidu SiC izmantojums ir atšķirīgs. Piemēram, 4H-SiC var ražot lieljaudas ierīces; 6H-SiC ir visstabilākais un var ražot fotoelektriskās ierīces; Tā kā 3C-SiC ir līdzīga struktūrai GaN, to var izmantot GaN epitaksiskā slāņa ražošanai un SiC-GaN RF ierīču ražošanai. 3C-SiC parasti pazīstams arī kā β-SiC, un svarīgs β-SiC izmantojums ir kā plēves un pārklājuma materiāls, tāpēc β-SiC pašlaik ir galvenais pārklājuma materiāls.
Silīcija karbīda pārklājuma sagatavošanas metode
Pašlaik SiC pārklājuma sagatavošanas metodes galvenokārt ietver gēla-sola metodi, iegulšanas metodi, otu pārklāšanas metodi, plazmas izsmidzināšanas metodi, ķīmiskās gāzes reakcijas metodi (CVR) un ķīmisko tvaiku pārklāšanas metodi (CVD).
Iegulšanas metode:
Metode ir sava veida augstas temperatūras cietās fāzes saķepināšana, kurā galvenokārt izmanto Si pulvera un C pulvera maisījumu kā iegulšanas pulveri, grafīta matricu ievieto iegulšanas pulverī un augstas temperatūras saķepināšanu veic inertā gāzē. , un visbeidzot uz grafīta matricas virsmas tiek iegūts SiC pārklājums. Process ir vienkāršs, un pārklājuma un pamatnes kombinācija ir laba, taču pārklājuma viendabīgums biezuma virzienā ir vājš, tāpēc ir viegli izveidot vairāk caurumu un izraisīt sliktu oksidācijas izturību.
Birstes pārklāšanas metode:
Pārklāšanas metode ar otu galvenokārt ir šķidrās izejvielas noslaucīšana uz grafīta matricas virsmas un pēc tam izejmateriāla sacietēšana noteiktā temperatūrā, lai sagatavotu pārklājumu. Process ir vienkāršs un izmaksas ir zemas, bet pārklājums, kas sagatavots ar otu pārklājuma metodi, ir vājš kombinācijā ar substrātu, pārklājuma viendabīgums ir vājš, pārklājums ir plāns un oksidācijas izturība ir zema, un ir vajadzīgas citas metodes, lai palīdzētu to.
Plazmas izsmidzināšanas metode:
Plazmas izsmidzināšanas metode galvenokārt ir izkausētu vai daļēji izkausētu izejvielu izsmidzināšana uz grafīta matricas virsmas ar plazmas pistoli un pēc tam sacietēšana un saistīšana, lai izveidotu pārklājumu. Metode ir vienkārši lietojama un var sagatavot salīdzinoši blīvu silīcija karbīda pārklājumu, taču ar šo metodi sagatavotais silīcija karbīda pārklājums bieži ir pārāk vājš un izraisa vāju oksidācijas pretestību, tāpēc to parasti izmanto SiC kompozītmateriāla pārklājuma sagatavošanai, lai uzlabotu pārklājuma kvalitāte.
Gēla-sola metode:
Gēla-sola metode galvenokārt ir viendabīga un caurspīdīga sola šķīduma sagatavošana, kas pārklāj matricas virsmu, žāvēšana želejā un pēc tam saķepināšana, lai iegūtu pārklājumu. Šī metode ir vienkārši lietojama un lēta, taču ražotajam pārklājumam ir daži trūkumi, piemēram, zema termiskā triecienizturība un viegla plaisāšana, tāpēc to nevar plaši izmantot.
Ķīmiskā gāzes reakcija (CVR):
CVR galvenokārt ģenerē SiC pārklājumu, izmantojot Si un SiO2 pulveri, lai augstā temperatūrā radītu SiO tvaiku, un uz C materiāla substrāta virsmas notiek virkne ķīmisku reakciju. Ar šo metodi sagatavotais SiC pārklājums ir cieši saistīts ar pamatni, taču reakcijas temperatūra ir augstāka un izmaksas ir augstākas.
Ķīmiskā tvaiku pārklāšana (CVD):
Pašlaik CVD ir galvenā tehnoloģija SiC pārklājuma sagatavošanai uz pamatnes virsmas. Galvenais process ir virkne fizikālu un ķīmisku reakciju ar gāzes fāzes reaģentu uz pamatnes virsmas, un visbeidzot SiC pārklājumu sagatavo, uzklājot uz substrāta virsmas. Ar CVD tehnoloģiju sagatavotais SiC pārklājums ir cieši saistīts ar pamatnes virsmu, kas var efektīvi uzlabot substrāta materiāla izturību pret oksidēšanu un ablācijas pretestību, taču šīs metodes nogulsnēšanās laiks ir garāks, un reakcijas gāzei ir noteikta toksiska iedarbība. gāze.
SiC pārklātas grafīta bāzes tirgus situācija
Kad ārvalstu ražotāji sāka agri, viņiem bija nepārprotams pārsvars un liela tirgus daļa. Starptautiski galvenie SiC pārklājuma grafīta bāzes piegādātāji ir holandiešu Xycard, Vācijas SGL Carbon (SGL), Japānas Toyo Carbon, ASV MEMC un citi uzņēmumi, kas pamatā aizņem starptautisko tirgu. Lai gan Ķīna ir pārvarējusi galveno pamattehnoloģiju, kas nodrošina vienmērīgu SiC pārklājuma augšanu uz grafīta matricas virsmas, augstas kvalitātes grafīta matrica joprojām ir atkarīga no Vācijas SGL, Japānas Toyo Carbon un citiem uzņēmumiem, vietējo uzņēmumu nodrošinātā grafīta matrica ietekmē pakalpojumu. kalpošanas laiks siltumvadītspējas, elastības moduļa, cietā moduļa, režģa defektu un citu kvalitātes problēmu dēļ. MOCVD iekārta neatbilst SiC pārklātas grafīta bāzes izmantošanas prasībām.
Ķīnas pusvadītāju rūpniecība strauji attīstās, pakāpeniski palielinoties MOCVD epitaksiālo iekārtu lokalizācijas ātrumam un citu procesu lietojumprogrammu paplašināšanai, paredzams, ka nākotnes SiC pārklājuma grafīta bāzes produktu tirgus strauji pieaugs. Saskaņā ar provizoriskiem nozares aprēķiniem vietējais grafīta bāzes tirgus tuvāko gadu laikā pārsniegs 500 miljonus juaņu.
SiC pārklāta grafīta bāze ir salikto pusvadītāju industrializācijas iekārtu pamatsastāvdaļa, kuras ražošanas un ražošanas galveno pamattehnoloģiju apgūšanai un visas izejvielu-procesu-iekārtu rūpniecības ķēdes lokalizācijas realizācijai ir liela stratēģiska nozīme, lai nodrošinātu pusvadītāju attīstību. Ķīnas pusvadītāju rūpniecība. Vietējā SiC pārklājuma grafīta bāzes lauks strauji attīstās, un produkta kvalitāte drīz var sasniegt starptautisko progresīvo līmeni.
Izlikšanas laiks: 24. jūlijs 2023