Графитните бази обложени со SiC вообичаено се користат за поддршка и загревање на еднокристалните подлоги во опремата за таложење на метално-органска пареа (MOCVD). Термичката стабилност, топлинската униформност и другите параметри на изведба на графитната база обложена со SiC играат одлучувачка улога во квалитетот на епитаксиалниот раст на материјалот, па затоа е основната клучна компонента на опремата MOCVD.
Во процесот на производство на нафора, епитаксијалните слоеви дополнително се конструираат на некои подлоги од обланда за да се олесни производството на уреди. Типичните LED уреди што емитуваат светлина треба да подготват епитаксијални слоеви на GaAs на силиконски подлоги; Епитаксијалниот слој SiC се одгледува на спроводливата подлога на SiC за конструкција на уреди како што се SBD, MOSFET итн., за апликации со висок напон, висока струја и други напојувања; Епитаксијалниот слој GaN е изграден на полуизолирана подлога на SiC за понатамошно конструирање на HEMT и други уреди за RF апликации како што е комуникацијата. Овој процес е неразделен од опремата за CVD.
Во опремата за CVD, подлогата не може директно да се постави на метал или едноставно да се постави на основа за епитаксијално таложење, бидејќи вклучува проток на гас (хоризонтален, вертикален), температура, притисок, фиксација, исфрлање на загадувачите и други аспекти на факторите на влијание. Затоа, потребна е основа, а потоа подлогата се става на дискот, а потоа се врши епитаксијално таложење на подлогата со помош на CVD технологијата, а оваа основа е графитната основа обложена со SiC (позната и како послужавник).
Графитните бази обложени со SiC вообичаено се користат за поддршка и загревање на еднокристалните подлоги во опремата за таложење на метално-органска пареа (MOCVD). Термичката стабилност, топлинската униформност и другите параметри на изведба на графитната база обложена со SiC играат одлучувачка улога во квалитетот на епитаксиалниот раст на материјалот, па затоа е основната клучна компонента на опремата MOCVD.
Метално-органско хемиско таложење на пареа (MOCVD) е главната технологија за епитаксијален раст на филмовите GaN во сина LED диода. Ги има предностите на едноставна работа, контролирана стапка на раст и висока чистота на филмовите GaN. Како важна компонента во комората за реакција на опремата MOCVD, основата на лежиштето што се користи за епитаксијален раст на филмот GaN треба да ги има предностите на отпорност на висока температура, униформа топлинска спроводливост, добра хемиска стабилност, силна отпорност на термички удар итн. Графитниот материјал може да одговори горенаведените услови.
Како една од основните компоненти на опремата MOCVD, графитната основа е носител и грејно тело на подлогата, што директно ја одредува униформноста и чистотата на филмскиот материјал, така што неговиот квалитет директно влијае на подготовката на епитаксијалниот лист, а воедно време, со зголемувањето на бројот на употреби и промената на условите за работа, многу лесно се носи, припаѓајќи на потрошен материјал.
Иако графитот има одлична топлинска спроводливост и стабилност, тој има добра предност како основна компонента на опремата MOCVD, но во процесот на производство, графитот ќе го кородира прашокот поради остатоците од корозивни гасови и метални органски материи и работниот век на графитната основа ќе биде значително намалена. Во исто време, графитниот прав што паѓа ќе предизвика загадување на чипот.
Појавата на технологија за обложување може да обезбеди фиксација на површинскиот прав, да ја подобри топлинската спроводливост и да ја изедначи дистрибуцијата на топлина, што стана главна технологија за решавање на овој проблем. Графитната основа во околината за употреба на опремата MOCVD, облогата на површината на графитната основа треба да ги исполнува следниве карактеристики:
(1) Графитната основа може да биде целосно завиткана, а густината е добра, инаку графитната основа е лесно да се кородира во корозивниот гас.
(2) Јачината на комбинацијата со графитната основа е висока за да се осигура дека облогата не е лесно да падне по неколку циклуси на висока температура и ниска температура.
(3) Има добра хемиска стабилност за да се избегне дефект на облогата при висока температура и корозивна атмосфера.
SiC ги има предностите на отпорност на корозија, висока топлинска спроводливост, отпорност на термички шок и висока хемиска стабилност и може да работи добро во епитаксиалната атмосфера GaN. Покрај тоа, коефициентот на термичка експанзија на SiC многу малку се разликува од оној на графитот, така што SiC е префериран материјал за површинската обвивка на графитната основа.
Во моментов, заедничкиот SiC е главно тип 3C, 4H и 6H, а употребата на SiC на различни типови кристали е различна. На пример, 4H-SiC може да произведува уреди со висока моќност; 6H-SiC е најстабилен и може да произведува фотоелектрични уреди; Поради сличната структура на GaN, 3C-SiC може да се користи за производство на епитаксиален слој GaN и производство на уреди SiC-GaN RF. 3C-SiC е исто така познат како β-SiC, а важна употреба на β-SiC е како филм и материјал за обложување, така што β-SiC моментално е главниот материјал за обложување.
Начин на подготовка на облога со силициум карбид
Во моментов, методите за подготовка на облогата SiC главно вклучуваат метод на гел-сол, метод на вградување, метод на обложување со четка, метод на прскање со плазма, метод на хемиска реакција на гас (CVR) и метод на хемиско таложење на пареа (CVD).
Метод на вградување:
Методот е еден вид високотемпературно цврсто фазно синтерување, кое главно ја користи мешавината на Si прав и C прав како вградувачки прав, графитната матрица се става во прашокот за вградување, а синтерувањето на висока температура се врши во инертен гас. , и на крајот се добива SiC облогата на површината на графитната матрица. Процесот е едноставен и комбинацијата помеѓу облогата и подлогата е добра, но униформноста на облогата долж насоката на дебелината е слаба, што лесно се создаваат повеќе дупки и доведува до слаба отпорност на оксидација.
Метод на обложување со четка:
Методот на обложување со четка е главно да се исчетка течната суровина на површината на графитната матрица, а потоа да се излечи суровината на одредена температура за да се подготви облогата. Процесот е едноставен, а цената е мала, но облогата подготвена со методот на обложување со четка е слаба во комбинација со подлогата, униформноста на облогата е слаба, облогата е тенка и отпорноста на оксидација е мала, а потребни се други методи за помош тоа.
Метод на прскање со плазма:
Методот на прскање со плазма е главно да се прскаат стопените или полустопените суровини на површината на графитната матрица со плазма пиштол, а потоа да се зацврсти и да се врзе за да се формира облога. Методот е едноставен за ракување и може да подготви релативно густа облога од силициум карбид, но облогата со силициум карбид подготвена со методот е често премногу слаба и доведува до слаба отпорност на оксидација, па затоа генерално се користи за подготовка на композитен слој SiC за да се подобри квалитетот на облогата.
Метод на гел-сол:
Методот на гел-сол главно е да се подготви униформен и транспарентен раствор на сол што ја покрива површината на матрицата, сушејќи се во гел и потоа синтерување за да се добие облога. Овој метод е едноставен за ракување и ниска цена, но произведената обвивка има некои недостатоци како што се ниска отпорност на термички удар и лесно пукање, па затоа не може да се користи широко.
Хемиска гасна реакција (CVR):
CVR главно генерира SiC облога со користење на Si и SiO2 прав за генерирање на пареа SiO на висока температура, а на површината на подлогата од C материјал се случуваат серија хемиски реакции. SiC облогата подготвена со овој метод е тесно врзана за подлогата, но температурата на реакцијата е повисока и цената е повисока.
Хемиско таложење на пареа (CVD):
Во моментов, CVD е главната технологија за подготовка на SiC облога на површината на подлогата. Главниот процес е серија физички и хемиски реакции на материјалот од гасна фаза на реактант на површината на подлогата, и на крајот SiC облогата се подготвува со таложење на површината на подлогата. SiC облогата подготвена со CVD технологијата е тесно врзана за површината на подлогата, што може ефикасно да ја подобри отпорноста на оксидација и аблативната отпорност на материјалот на подлогата, но времето на таложење на овој метод е подолго, а реакциониот гас има одреден токсичен гас.
Ситуацијата на пазарот на графитната база обложена со SiC
Кога странските производители започнаа рано, тие имаа јасно водство и висок удел на пазарот. На меѓународно ниво, главните добавувачи на база на графит обложен со SiC се холандската Xycard, Германија SGL Carbon (SGL), Јапонија Toyo Carbon, САД MEMC и други компании, кои во основа го заземаат меѓународниот пазар. Иако Кина ја проби клучната основна технологија за униформен раст на SiC облогата на површината на графитната матрица, висококвалитетната графитна матрица сè уште се потпира на германски SGL, Јапонија Toyo Carbon и други претпријатија, графитната матрица обезбедена од домашните претпријатија влијае на услугата живот поради топлинска спроводливост, модул на еластичност, крут модул, дефекти на решетка и други проблеми со квалитетот. Опремата MOCVD не може да ги исполни барањата за употреба на графитна основа обложена со SiC.
Кинеската индустрија за полупроводници се развива брзо, со постепеното зголемување на стапката на локализација на епитаксиалната опрема на MOCVD и проширувањето на други процесни апликации, се очекува идниот пазар на производи со база на графит обложен со SiC брзо да расте. Според прелиминарните проценки на индустријата, домашниот пазар на база на графит ќе надмине 500 милиони јуани во следните неколку години.
Графитната база обложена со SiC е основната компонента на опремата за индустријализација со сложена полупроводничка, совладување на клучната основна технологија на неговото производство и производство и реализацијата на локализацијата на целиот синџир на индустријата за суровини-процес-опрема е од големо стратешко значење за обезбедување на развој на Кинеската полупроводничка индустрија. Областа на домашна графитна база обложена со SiC цвета, а квалитетот на производот наскоро може да го достигне меѓународното напредно ниво.
Време на објавување: 24 јули 2023 година