Tapak grafit bersalut SiC biasanya digunakan untuk menyokong dan memanaskan substrat kristal tunggal dalam peralatan pemendapan wap kimia logam-organik (MOCVD). Kestabilan terma, keseragaman terma dan parameter prestasi lain asas grafit bersalut SiC memainkan peranan penting dalam kualiti pertumbuhan bahan epitaxial, jadi ia adalah komponen utama teras peralatan MOCVD.
Dalam proses pembuatan wafer, lapisan epitaxial selanjutnya dibina pada beberapa substrat wafer untuk memudahkan pembuatan peranti. Peranti pemancar cahaya LED biasa perlu menyediakan lapisan epitaxial GaA pada substrat silikon; Lapisan epitaxial SiC ditanam pada substrat SiC konduktif untuk pembinaan peranti seperti SBD, MOSFET, dll., untuk voltan tinggi, arus tinggi dan aplikasi kuasa lain; Lapisan epitaxial GaN dibina pada substrat SiC separa terlindung untuk terus membina HEMT dan peranti lain untuk aplikasi RF seperti komunikasi. Proses ini tidak dapat dipisahkan daripada peralatan CVD.
Dalam peralatan CVD, substrat tidak boleh diletakkan terus pada logam atau hanya diletakkan di atas tapak untuk pemendapan epitaxial, kerana ia melibatkan aliran gas (mendatar, menegak), suhu, tekanan, penetapan, penumpahan bahan pencemar dan aspek lain faktor pengaruh. Oleh itu, asas diperlukan, dan kemudian substrat diletakkan pada cakera, dan kemudian pemendapan epitaxial dijalankan pada substrat menggunakan teknologi CVD, dan asas ini adalah asas grafit bersalut SiC (juga dikenali sebagai dulang).
Tapak grafit bersalut SiC biasanya digunakan untuk menyokong dan memanaskan substrat kristal tunggal dalam peralatan pemendapan wap kimia logam-organik (MOCVD). Kestabilan terma, keseragaman terma dan parameter prestasi lain asas grafit bersalut SiC memainkan peranan penting dalam kualiti pertumbuhan bahan epitaxial, jadi ia adalah komponen utama teras peralatan MOCVD.
Pemendapan wap kimia logam-organik (MOCVD) ialah teknologi arus perdana untuk pertumbuhan epitaxial filem GaN dalam LED biru. Ia mempunyai kelebihan operasi mudah, kadar pertumbuhan terkawal dan ketulenan tinggi filem GaN. Sebagai komponen penting dalam ruang tindak balas peralatan MOCVD, asas galas yang digunakan untuk pertumbuhan epitaxial filem GaN perlu mempunyai kelebihan rintangan suhu tinggi, kekonduksian terma seragam, kestabilan kimia yang baik, rintangan kejutan haba yang kuat, dll. Bahan grafit boleh memenuhi syarat di atas.
Sebagai salah satu komponen teras peralatan MOCVD, asas grafit adalah pembawa dan badan pemanasan substrat, yang secara langsung menentukan keseragaman dan ketulenan bahan filem, jadi kualitinya secara langsung mempengaruhi penyediaan lembaran epitaxial, dan pada masa yang sama masa, dengan peningkatan bilangan penggunaan dan perubahan keadaan kerja, ia adalah sangat mudah untuk dipakai, kepunyaan bahan habis pakai.
Walaupun grafit mempunyai kekonduksian dan kestabilan terma yang sangat baik, ia mempunyai kelebihan yang baik sebagai komponen asas peralatan MOCVD, tetapi dalam proses pengeluaran, grafit akan menghakis serbuk disebabkan oleh sisa gas menghakis dan organik logam, dan hayat perkhidmatan asas grafit akan sangat berkurangan. Pada masa yang sama, serbuk grafit yang jatuh akan menyebabkan pencemaran kepada cip.
Kemunculan teknologi salutan boleh menyediakan penetapan serbuk permukaan, meningkatkan kekonduksian terma, dan menyamakan pengagihan haba, yang telah menjadi teknologi utama untuk menyelesaikan masalah ini. Pangkalan grafit dalam persekitaran penggunaan peralatan MOCVD, salutan permukaan asas grafit harus memenuhi ciri-ciri berikut:
(1) Pangkalan grafit boleh dibalut sepenuhnya, dan ketumpatannya baik, jika tidak, asas grafit mudah terhakis dalam gas menghakis.
(2) Kekuatan gabungan dengan asas grafit adalah tinggi untuk memastikan salutan tidak mudah jatuh selepas beberapa kitaran suhu tinggi dan suhu rendah.
(3) Ia mempunyai kestabilan kimia yang baik untuk mengelakkan kegagalan salutan dalam suhu tinggi dan suasana menghakis.
SiC mempunyai kelebihan rintangan kakisan, kekonduksian haba yang tinggi, rintangan kejutan haba dan kestabilan kimia yang tinggi, dan boleh berfungsi dengan baik dalam suasana epitaxial GaN. Di samping itu, pekali pengembangan haba SiC berbeza sangat sedikit daripada grafit, jadi SiC ialah bahan pilihan untuk salutan permukaan asas grafit.
Pada masa ini, SiC biasa adalah terutamanya jenis 3C, 4H dan 6H, dan penggunaan SiC bagi jenis kristal yang berbeza adalah berbeza. Contohnya, 4H-SiC boleh mengeluarkan peranti berkuasa tinggi; 6H-SiC adalah yang paling stabil dan boleh mengeluarkan peranti fotoelektrik; Kerana strukturnya yang serupa dengan GaN, 3C-SiC boleh digunakan untuk menghasilkan lapisan epitaxial GaN dan mengeluarkan peranti RF SiC-GaN. 3C-SiC juga biasanya dikenali sebagai β-SiC, dan penggunaan penting β-SiC adalah sebagai filem dan bahan salutan, jadi β-SiC kini merupakan bahan utama untuk salutan.
Kaedah untuk menyediakan salutan silikon karbida
Pada masa ini, kaedah penyediaan salutan SiC terutamanya termasuk kaedah gel-sol, kaedah benam, kaedah salutan berus, kaedah semburan plasma, kaedah tindak balas gas kimia (CVR) dan kaedah pemendapan wap kimia (CVD).
Kaedah benam:
Kaedah ini adalah sejenis pensinteran fasa pepejal suhu tinggi, yang terutamanya menggunakan campuran serbuk Si dan serbuk C sebagai serbuk embedding, matriks grafit diletakkan di dalam serbuk embedding, dan pensinteran suhu tinggi dijalankan dalam gas lengai. , dan akhirnya salutan SiC diperoleh pada permukaan matriks grafit. Prosesnya mudah dan gabungan antara salutan dan substrat adalah baik, tetapi keseragaman salutan sepanjang arah ketebalan adalah lemah, yang mudah menghasilkan lebih banyak lubang dan membawa kepada rintangan pengoksidaan yang lemah.
Kaedah salutan berus:
Kaedah salutan berus adalah terutamanya untuk menyikat bahan mentah cecair pada permukaan matriks grafit, dan kemudian menyembuhkan bahan mentah pada suhu tertentu untuk menyediakan salutan. Prosesnya mudah dan kosnya rendah, tetapi salutan yang disediakan dengan kaedah salutan berus lemah dalam kombinasi dengan substrat, keseragaman salutan adalah lemah, salutan nipis dan rintangan pengoksidaan adalah rendah, dan kaedah lain diperlukan untuk membantu. ia.
Kaedah penyemburan plasma:
Kaedah penyemburan plasma adalah terutamanya untuk menyembur bahan mentah cair atau separa cair pada permukaan matriks grafit dengan pistol plasma, dan kemudian memejal dan mengikat untuk membentuk salutan. Kaedah ini mudah dikendalikan dan boleh menyediakan salutan silikon karbida yang agak padat, tetapi salutan silikon karbida yang disediakan oleh kaedah ini selalunya terlalu lemah dan membawa kepada rintangan pengoksidaan yang lemah, jadi ia biasanya digunakan untuk penyediaan salutan komposit SiC untuk memperbaiki. kualiti salutan.
Kaedah gel-sol:
Kaedah gel-sol adalah terutamanya untuk menyediakan penyelesaian sol yang seragam dan telus meliputi permukaan matriks, pengeringan menjadi gel dan kemudian pensinteran untuk mendapatkan salutan. Kaedah ini mudah dikendalikan dan kos rendah, tetapi salutan yang dihasilkan mempunyai beberapa kekurangan seperti rintangan kejutan haba yang rendah dan mudah retak, jadi ia tidak boleh digunakan secara meluas.
Tindak balas Gas Kimia (CVR):
CVR terutamanya menjana salutan SiC dengan menggunakan serbuk Si dan SiO2 untuk menghasilkan stim SiO pada suhu tinggi, dan satu siri tindak balas kimia berlaku pada permukaan substrat bahan C. Salutan SiC yang disediakan oleh kaedah ini terikat rapat dengan substrat, tetapi suhu tindak balas lebih tinggi dan kosnya lebih tinggi.
Pemendapan Wap Kimia (CVD) :
Pada masa ini, CVD adalah teknologi utama untuk menyediakan salutan SiC pada permukaan substrat. Proses utama adalah satu siri tindak balas fizikal dan kimia bahan tindak balas fasa gas pada permukaan substrat, dan akhirnya salutan SiC disediakan melalui pemendapan pada permukaan substrat. Salutan SiC yang disediakan oleh teknologi CVD terikat rapat dengan permukaan substrat, yang boleh meningkatkan rintangan pengoksidaan dan rintangan ablatif bahan substrat dengan berkesan, tetapi masa pemendapan kaedah ini lebih lama, dan gas tindak balas mempunyai toksik tertentu. gas.
Keadaan pasaran asas grafit bersalut SiC
Apabila pengeluar asing bermula lebih awal, mereka mempunyai petunjuk yang jelas dan bahagian pasaran yang tinggi. Di peringkat antarabangsa, pembekal arus perdana asas grafit bersalut SiC ialah Xycard Belanda, Karbon SGL Jerman (SGL), Karbon Toyo Jepun, MEMC Amerika Syarikat dan syarikat lain, yang pada asasnya menduduki pasaran antarabangsa. Walaupun China telah menembusi teknologi teras utama pertumbuhan seragam salutan SiC pada permukaan matriks grafit, matriks grafit berkualiti tinggi masih bergantung pada SGL Jerman, Toyo Carbon Jepun dan perusahaan lain, matriks grafit yang disediakan oleh perusahaan domestik menjejaskan perkhidmatan hayat disebabkan oleh kekonduksian terma, modulus elastik, modulus tegar, kecacatan kekisi dan masalah kualiti yang lain. Peralatan MOCVD tidak dapat memenuhi keperluan penggunaan asas grafit bersalut SiC.
Industri semikonduktor China berkembang pesat, dengan peningkatan beransur-ansur kadar penyetempatan peralatan epitaxial MOCVD, dan pengembangan aplikasi proses lain, pasaran produk asas grafit bersalut SiC masa depan dijangka berkembang pesat. Menurut anggaran industri awal, pasaran asas grafit domestik akan melebihi 500 juta yuan dalam beberapa tahun akan datang.
Pangkalan grafit bersalut SiC ialah komponen teras peralatan perindustrian semikonduktor kompaun, menguasai teknologi teras utama pengeluaran dan pembuatannya, dan merealisasikan penyetempatan keseluruhan rantaian industri bahan mentah-proses-peralatan adalah kepentingan strategik yang besar untuk memastikan pembangunan industri semikonduktor China. Bidang asas grafit bersalut SiC domestik sedang berkembang pesat, dan kualiti produk boleh mencapai tahap lanjutan antarabangsa tidak lama lagi.
Masa siaran: Jul-24-2023