SiC бүрсэн бал чулуун суурь нь металл-органик химийн уурын хуримтлал (MOCVD) төхөөрөмжид нэг талст субстратыг дэмжих, халаахад ихэвчлэн ашиглагддаг. SiC бүрсэн бал чулууны суурийн дулааны тогтвортой байдал, дулааны жигд байдал болон бусад гүйцэтгэлийн үзүүлэлтүүд нь эпитаксиаль материалын өсөлтийн чанарт шийдвэрлэх үүрэг гүйцэтгэдэг тул MOCVD төхөөрөмжийн гол бүрэлдэхүүн хэсэг юм.
Өргөст хавтанг үйлдвэрлэх явцад төхөөрөмжийн үйлдвэрлэлийг хөнгөвчлөхийн тулд эпитаксиаль давхаргыг зарим вафлайн дэвсгэр дээр бүтээдэг. Ердийн LED гэрэл ялгаруулах төхөөрөмжүүд нь цахиурын субстрат дээр GaAs-ийн эпитаксиаль давхаргыг бэлтгэх шаардлагатай; SiC эпитаксиаль давхарга нь өндөр хүчдэл, өндөр гүйдэл болон бусад эрчим хүчний хэрэглээнд зориулагдсан SBD, MOSFET гэх мэт төхөөрөмжүүдийг барихад зориулж дамжуулагч SiC субстрат дээр ургадаг; GaN эпитаксиаль давхаргыг хагас дулаалгатай SiC субстрат дээр бүтээж, HEMT болон харилцаа холбоо гэх мэт RF-ийн хэрэглээнд зориулсан бусад төхөөрөмжүүдийг бий болгодог. Энэ үйл явц нь ЗСӨ-ийн тоног төхөөрөмжөөс салшгүй юм.
ЗСӨ-ийн төхөөрөмжид субстратыг металл дээр шууд байрлуулах эсвэл эпитаксиаль тунадасжуулах суурь дээр байрлуулах боломжгүй, учир нь энэ нь хийн урсгал (хэвтээ, босоо), температур, даралт, бэхэлгээ, бохирдуулагчийг асгах болон бусад шинж чанартай байдаг. нөлөөлөх хүчин зүйлүүд. Тиймээс суурь шаардлагатай бөгөөд дараа нь субстратыг дискэн дээр байрлуулж, дараа нь CVD технологийг ашиглан эпитаксийн хуримтлалыг субстрат дээр хийдэг бөгөөд энэ суурь нь SiC бүрсэн бал чулуун суурь (мөн тавиур гэж нэрлэдэг) юм.
SiC бүрсэн бал чулуун суурь нь металл-органик химийн уурын хуримтлал (MOCVD) төхөөрөмжид нэг талст субстратыг дэмжих, халаахад ихэвчлэн ашиглагддаг. SiC бүрсэн бал чулууны суурийн дулааны тогтвортой байдал, дулааны жигд байдал болон бусад гүйцэтгэлийн үзүүлэлтүүд нь эпитаксиаль материалын өсөлтийн чанарт шийдвэрлэх үүрэг гүйцэтгэдэг тул MOCVD төхөөрөмжийн гол бүрэлдэхүүн хэсэг юм.
Металл-органик химийн уурын хуримтлал (MOCVD) нь цэнхэр LED дахь GaN хальсыг эпитаксиаль өсгөх гол технологи юм. Энэ нь энгийн ажиллагаа, хяналттай өсөлтийн хурд, GaN хальсны өндөр цэвэршилт зэрэг давуу талуудтай. MOCVD төхөөрөмжийн урвалын камерын чухал бүрэлдэхүүн хэсэг болох GaN хальсны эпитаксиаль өсөлтөд ашигладаг холхивчийн суурь нь өндөр температурт тэсвэртэй, жигд дулаан дамжуулалт, химийн сайн тогтвортой байдал, хүчтэй дулааны цохилтод тэсвэртэй гэх мэт давуу талуудтай байх шаардлагатай. Графит материал нь уулзаж болно. дээрх нөхцөлүүд.
MOCVD төхөөрөмжийн үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн нэг болох бал чулуун суурь нь субстратын зөөвөрлөгч, халаагч хэсэг бөгөөд хальсны материалын жигд байдал, цэвэр байдлыг шууд тодорхойлдог тул түүний чанар нь эпитаксиаль хавтанг бэлтгэхэд шууд нөлөөлдөг. цаг хугацаа, ашиглалтын тоо нэмэгдэж, ажлын нөхцөл өөрчлөгдөхийн хэрээр хэрэглээний материалд хамаарах өмсөхөд маш хялбар болсон.
Бал чулуу нь маш сайн дулаан дамжилтын чанар, тогтворжилттой боловч MOCVD-ийн тоног төхөөрөмжийн үндсэн бүрэлдэхүүн хэсэг болох сайн талтай боловч үйлдвэрлэлийн явцад бал чулуу нь идэмхий хий, металл органик бодисын үлдэгдэл, ашиглалтын хугацаа зэргээс шалтгаалан нунтаг зэврүүлдэг. бал чулууны суурь ихээхэн багасна. Үүний зэрэгцээ унаж буй бал чулууны нунтаг нь чипийг бохирдуулах болно.
Бүрхүүлгийн технологи гарч ирснээр гадаргуугийн нунтаг бэхэлгээг хангах, дулаан дамжуулалтыг нэмэгдүүлэх, дулааны хуваарилалтыг тэгшитгэх боломжтой бөгөөд энэ асуудлыг шийдвэрлэх гол технологи болсон. MOCVD тоног төхөөрөмжийн ашиглалтын орчинд графит суурь, бал чулуун суурь нь дараах шинж чанаруудыг хангасан байх ёстой.
(1) Бал чулуун суурь нь бүрэн ороож болох ба нягт нь сайн, эс тэгвээс бал чулуун суурь нь идэмхий хийд амархан зэврэгддэг.
(2) Бал чулуун суурьтай хосолсон бат бэх нь өндөр температур, бага температурын хэд хэдэн мөчлөгийн дараа бүрэх нь амархан унахгүй байхын тулд өндөр байдаг.
(3) Өндөр температур, идэмхий уур амьсгалд бүрэх эвдрэлээс зайлсхийхийн тулд химийн тогтвортой байдал сайтай.
SiC нь зэврэлтэнд тэсвэртэй, өндөр дулаан дамжуулалт, дулааны цохилтод тэсвэртэй, химийн өндөр тогтвортой байдал зэрэг давуу талтай бөгөөд GaN эпитаксиаль орчинд сайн ажиллах чадвартай. Үүнээс гадна SiC-ийн дулааны тэлэлтийн коэффициент нь бал чулуунаас маш бага ялгаатай тул бал чулууны суурийн гадаргууг бүрэх хамгийн тохиромжтой материал нь SiC юм.
Одоогийн байдлаар нийтлэг SiC нь голчлон 3C, 4H, 6H төрөл бөгөөд өөр өөр төрлийн талстуудын SiC-ийн хэрэглээ өөр өөр байдаг. Жишээлбэл, 4H-SiC нь өндөр хүчин чадалтай төхөөрөмж үйлдвэрлэх боломжтой; 6H-SiC нь хамгийн тогтвортой бөгөөд фотоэлектрик төхөөрөмж үйлдвэрлэх боломжтой; GaN-тай төстэй бүтэцтэй тул 3C-SiC нь GaN эпитаксиаль давхаргыг үйлдвэрлэх, SiC-GaN RF төхөөрөмж үйлдвэрлэхэд ашиглаж болно. 3C-SiC-ийг мөн β-SiC гэж нэрлэдэг бөгөөд β-SiC-ийн чухал хэрэглээ нь хальс болон бүрэх материал болдог тул β-SiC нь одоогоор бүрэх үндсэн материал юм.
Цахиурын карбидын бүрээсийг бэлтгэх арга
Одоогийн байдлаар SiC бүрэх бэлтгэх аргад голчлон гель-зол арга, цутгах арга, сойз бүрэх арга, плазмаар цацах арга, химийн хийн урвалын арга (CVR), химийн уурын хуримтлуулах арга (CVD) орно.
Суулгах арга:
Энэ арга нь өндөр температурт хатуу фазын агломержуулалтын нэг төрөл бөгөөд голчлон Si нунтаг ба C нунтаг холимгийг шингээх нунтаг болгон ашигладаг, бал чулуун матрицыг уусгах нунтаг болгон байрлуулж, өндөр температурт синтерингийг инертийн хийд хийдэг. , эцэст нь бал чулуун матрицын гадаргуу дээр SiC бүрээсийг олж авдаг. Уг процесс нь энгийн бөгөөд бүрэх ба субстратын хоорондох хослол нь сайн боловч зузаанын чиглэлийн дагуу бүрэх жигд байдал муу тул илүү их нүх гаргахад хялбар бөгөөд исэлдэлтийн эсэргүүцэл муутай байдаг.
Сойзоор бүрэх арга:
Сойзоор бүрэх арга нь голчлон графит матрицын гадаргуу дээр шингэн түүхий эдийг сойзоор будаж, дараа нь түүхий эдийг тодорхой температурт хатааж бүрээсийг бэлтгэх явдал юм. Уг процесс нь энгийн бөгөөд зардал багатай боловч сойзоор бүрэх аргаар бэлтгэсэн бүрэх нь субстраттай хослуулан сул, бүрэх жигд байдал муу, бүрээс нь нимгэн, исэлдэлтийн эсэргүүцэл багатай, туслахын тулд бусад аргууд шаардлагатай. тэр.
Плазмын шүрших арга:
Плазмаар шүрших арга нь голчлон хайлсан болон хагас хайлсан түүхий эдийг плазмын буугаар бал чулууны матрицын гадаргуу дээр цацаж, дараа нь хатууруулж, наалдсан бүрхүүл үүсгэдэг. Энэ арга нь ажиллахад хялбар бөгөөд харьцангуй нягт цахиурын карбидын бүрээсийг бэлтгэх боломжтой боловч уг аргаар бэлтгэсэн цахиурын карбидын бүрээс нь ихэвчлэн хэт сул бөгөөд исэлдэлтийн эсэргүүцэл сул байдаг тул ерөнхийдөө SiC нийлмэл бүрээсийг бэлтгэхэд ашигладаг. бүрэх чанар.
Гель-зол арга:
Гель-золын арга нь голчлон матрицын гадаргууг бүрхсэн нэгэн төрлийн тунгалаг уусмал бэлтгэж, гель болгон хатааж, дараа нь бүрээсийг олж авах явдал юм. Энэ арга нь ажиллахад хялбар, зардал багатай ч үйлдвэрлэсэн бүрээс нь дулааны цохилтод тэсвэртэй, амархан хагардаг зэрэг сул талуудтай тул өргөнөөр ашиглах боломжгүй юм.
Химийн хийн урвал (CVR):
CVR нь өндөр температурт SiO уур үүсгэхийн тулд Si болон SiO2 нунтаг ашиглан SiC бүрээсийг голчлон үүсгэдэг бөгөөд C материалын субстратын гадаргуу дээр хэд хэдэн химийн урвал явагддаг. Энэ аргаар бэлтгэсэн SiC бүрэх нь субстраттай нягт холбоотой боловч урвалын температур өндөр, өртөг нь өндөр байдаг.
Химийн уурын хуримтлал (CVD):
Одоогийн байдлаар CVD нь субстратын гадаргуу дээр SiC бүрэх бэлтгэх гол технологи юм. Үндсэн процесс нь субстратын гадаргуу дээр хийн фазын урвалд ордог бодисын физик, химийн урвалын цуврал бөгөөд эцэст нь SiC бүрээсийг субстратын гадаргуу дээр тунадасжуулах замаар бэлтгэдэг. CVD технологиор бэлтгэсэн SiC бүрээс нь субстратын гадаргуутай нягт наалддаг бөгөөд энэ нь субстратын материалын исэлдэлтийн эсэргүүцэл ба абляцийн эсэргүүцлийг үр дүнтэй сайжруулдаг боловч энэ аргын тунадасжилтын хугацаа илүү урт бөгөөд урвалын хий нь тодорхой хортой байдаг. хий.
SiC бүрсэн бал чулуун суурийн зах зээлийн байдал
Гадаадын үйлдвэрлэгчид эрт ажиллаж эхлэхэд илт тэргүүлж, зах зээлд эзлэх хувь өндөр байсан. Олон улсын хэмжээнд SiC бүрсэн бал чулууны үндсэн нийлүүлэгчид нь Голландын Xycard, Германы SGL Carbon (SGL), Японы Тоёо Карбон, АНУ-ын MEMC болон бусад компаниуд бөгөөд олон улсын зах зээлийг үндсэндээ эзэлдэг. Хятад улс бал чулуун матрицын гадаргуу дээр SiC бүрээсийг жигд өсгөх гол гол технологийг эвдсэн ч өндөр чанартай бал чулуун матриц нь Германы SGL, Japan Toyo Carbon болон бусад аж ахуйн нэгжүүдэд тулгуурладаг ч дотоодын аж ахуйн нэгжүүдийн нийлүүлсэн бал чулууны матриц нь үйлчилгээнд нөлөөлж байна. дулаан дамжилтын илтгэлцүүр, уян хатан модуль, хатуу модуль, торны согог болон бусад чанарын асуудлаас шалтгаалсан амьдрал. MOCVD-ийн төхөөрөмж нь SiC бүрсэн бал чулууны суурийн ашиглалтын шаардлагыг хангаж чадахгүй.
Хятадын хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэл хурдацтай хөгжиж, MOCVD эпитаксиаль төхөөрөмжийн нутагшуулах хурд аажмаар нэмэгдэж, бусад процессын хэрэглээг өргөжүүлснээр ирээдүйн SiC бүрсэн бал чулууны суурь бүтээгдэхүүний зах зээл хурдацтай өсөх төлөвтэй байна. Аж үйлдвэрийн урьдчилсан тооцоогоор, дотоодын бал чулууны суурь зах зээл ойрын хэдэн жилд 500 сая юаниас давна.
SiC бүрсэн бал чулууны суурь нь нийлмэл хагас дамжуулагч үйлдвэржилтийн тоног төхөөрөмжийн үндсэн бүрэлдэхүүн хэсэг бөгөөд түүний үйлдвэрлэл, үйлдвэрлэлийн гол үндсэн технологийг эзэмшиж, түүхий эд-процесс-тоног төхөөрөмжийн үйлдвэрлэлийн сүлжээг бүхэлд нь нутагшуулах ажлыг хэрэгжүүлэх нь үйлдвэрлэлийн хөгжлийг хангах стратегийн чухал ач холбогдолтой юм. Хятадын хагас дамжуулагч үйлдвэрлэлийн . Дотоодын SiC бүрсэн бал чулуун суурийн салбар эрчимтэй хөгжиж байгаа бөгөөд бүтээгдэхүүний чанар удахгүй олон улсын дэвшилтэт түвшинд хүрэх болно.
Шуудангийн цаг: 2023 оны 7-р сарын 24-ний өдөр