Met SiC gecoate grafietbases worden vaak gebruikt voor het ondersteunen en verwarmen van monokristallijne substraten in apparatuur voor metaal-organische chemische dampafzetting (MOCVD). De thermische stabiliteit, thermische uniformiteit en andere prestatieparameters van de met SiC gecoate grafietbasis spelen een beslissende rol in de kwaliteit van de epitaxiale materiaalgroei, dus het is het belangrijkste onderdeel van MOCVD-apparatuur.
Tijdens het productieproces van wafels worden op sommige wafelsubstraten verder epitaxiale lagen geconstrueerd om de vervaardiging van apparaten te vergemakkelijken. Typische LED-lichtgevende apparaten moeten epitaxiale lagen van GaAs op siliciumsubstraten voorbereiden; De epitaxiale SiC-laag wordt op het geleidende SiC-substraat gegroeid voor de constructie van apparaten zoals SBD, MOSFET, enz., voor hoogspannings-, hoge stroom- en andere vermogenstoepassingen; De GaN epitaxiale laag is geconstrueerd op een semi-geïsoleerd SiC-substraat om HEMT en andere apparaten voor RF-toepassingen zoals communicatie verder te construeren. Dit proces is onlosmakelijk verbonden met CVD-apparatuur.
In de CVD-apparatuur kan het substraat niet rechtstreeks op het metaal worden geplaatst of eenvoudigweg op een basis worden geplaatst voor epitaxiale afzetting, omdat hierbij de gasstroom (horizontaal, verticaal), temperatuur, druk, fixatie, afgifte van verontreinigende stoffen en andere aspecten van de uitstoot betrokken zijn. de invloedsfactoren. Daarom is een basis nodig, en vervolgens wordt het substraat op de schijf geplaatst, en vervolgens wordt de epitaxiale afzetting op het substraat uitgevoerd met behulp van CVD-technologie, en deze basis is de met SiC gecoate grafietbasis (ook bekend als de lade).
Met SiC gecoate grafietbases worden vaak gebruikt voor het ondersteunen en verwarmen van monokristallijne substraten in apparatuur voor metaal-organische chemische dampafzetting (MOCVD). De thermische stabiliteit, thermische uniformiteit en andere prestatieparameters van de met SiC gecoate grafietbasis spelen een beslissende rol in de kwaliteit van de epitaxiale materiaalgroei, dus het is het belangrijkste onderdeel van MOCVD-apparatuur.
Metaal-organische chemische dampdepositie (MOCVD) is de reguliere technologie voor de epitaxiale groei van GaN-films in blauwe LED. Het heeft de voordelen van een eenvoudige bediening, een regelbare groeisnelheid en een hoge zuiverheid van GaN-films. Als belangrijk onderdeel in de reactiekamer van MOCVD-apparatuur moet de lagerbasis die wordt gebruikt voor epitaxiale groei van GaN-films de voordelen hebben van hoge temperatuurbestendigheid, uniforme thermische geleidbaarheid, goede chemische stabiliteit, sterke thermische schokbestendigheid, enz. Grafietmateriaal kan voldoen aan bovenstaande voorwaarden.
Als een van de kerncomponenten van MOCVD-apparatuur is de grafietbasis het drager- en verwarmingslichaam van het substraat, dat rechtstreeks de uniformiteit en zuiverheid van het filmmateriaal bepaalt, zodat de kwaliteit ervan rechtstreeks van invloed is op de voorbereiding van de epitaxiale plaat, en tegelijkertijd Met de toename van het aantal toepassingen en de verandering van de arbeidsomstandigheden is het in de loop van de tijd heel gemakkelijk te dragen en behoort het tot de verbruiksartikelen.
Hoewel grafiet een uitstekende thermische geleidbaarheid en stabiliteit heeft, heeft het een goed voordeel als basiscomponent van MOCVD-apparatuur, maar tijdens het productieproces zal grafiet het poeder aantasten als gevolg van de resten van corrosieve gassen en metallische organische stoffen, en de levensduur van de grafietbasis zal sterk worden verminderd. Tegelijkertijd zal het vallende grafietpoeder de chip vervuilen.
De opkomst van coatingtechnologie kan poederfixatie aan het oppervlak bieden, de thermische geleidbaarheid verbeteren en de warmteverdeling egaliseren, wat de belangrijkste technologie is geworden om dit probleem op te lossen. Grafietbasis in de gebruiksomgeving van MOCVD-apparatuur, oppervlaktecoating van grafietbasis moet aan de volgende kenmerken voldoen:
(1) De grafietbasis kan volledig worden omwikkeld en de dichtheid is goed, anders kan de grafietbasis gemakkelijk worden gecorrodeerd door het corrosieve gas.
(2) De combinatiesterkte met de grafietbasis is hoog om ervoor te zorgen dat de coating niet gemakkelijk loslaat na verschillende cycli bij hoge en lage temperaturen.
(3) Het heeft een goede chemische stabiliteit om coatingfalen in een hoge temperatuur en corrosieve atmosfeer te voorkomen.
SiC heeft de voordelen van corrosieweerstand, hoge thermische geleidbaarheid, thermische schokbestendigheid en hoge chemische stabiliteit, en kan goed werken in een GaN-epitaxiale atmosfeer. Bovendien verschilt de thermische uitzettingscoëfficiënt van SiC zeer weinig van die van grafiet, dus SiC is het voorkeursmateriaal voor de oppervlaktecoating van grafietbasis.
Momenteel is het gebruikelijke SiC voornamelijk van het 3C-, 4H- en 6H-type, en het SiC-gebruik van verschillende kristaltypen is verschillend. 4H-SiC kan bijvoorbeeld apparaten met een hoog vermogen vervaardigen; 6H-SiC is het meest stabiel en kan foto-elektrische apparaten vervaardigen; Vanwege de vergelijkbare structuur als GaN kan 3C-SiC worden gebruikt om een GaN-epitaxiale laag te produceren en SiC-GaN RF-apparaten te vervaardigen. 3C-SiC is ook algemeen bekend als β-SiC, en een belangrijk gebruik van β-SiC is als film- en coatingmateriaal, dus β-SiC is momenteel het belangrijkste materiaal voor coating.
Werkwijze voor het bereiden van een siliciumcarbidecoating
Momenteel omvatten de bereidingsmethoden van SiC-coating voornamelijk de gel-sol-methode, de inbeddingsmethode, de borstelcoatingmethode, de plasmaspuitmethode, de chemische gasreactiemethode (CVR) en de chemische dampafzettingsmethode (CVD).
Inbeddingsmethode:
De methode is een soort sinteren in de vaste fase bij hoge temperaturen, waarbij hoofdzakelijk het mengsel van Si-poeder en C-poeder als inbeddingspoeder wordt gebruikt, de grafietmatrix in het inbeddingspoeder wordt geplaatst en het sinteren op hoge temperatuur wordt uitgevoerd in het inerte gas. , en tenslotte wordt de SiC-coating verkregen op het oppervlak van de grafietmatrix. Het proces is eenvoudig en de combinatie tussen de coating en het substraat is goed, maar de uniformiteit van de coating in de dikterichting is slecht, waardoor gemakkelijk meer gaten kunnen worden geproduceerd en tot een slechte oxidatieweerstand kan leiden.
Methode van borstelcoating:
De borstelcoatingmethode bestaat voornamelijk uit het borstelen van de vloeibare grondstof op het oppervlak van de grafietmatrix en het vervolgens uitharden van de grondstof bij een bepaalde temperatuur om de coating voor te bereiden. Het proces is eenvoudig en de kosten zijn laag, maar de coating die is bereid met de borstelcoatingmethode is zwak in combinatie met het substraat, de uniformiteit van de coating is slecht, de coating is dun en de oxidatieweerstand is laag, en er zijn andere methoden nodig om te helpen Het.
Plasmaspuitmethode:
De plasmaspuitmethode bestaat voornamelijk uit het spuiten van gesmolten of halfgesmolten grondstoffen op het oppervlak van de grafietmatrix met een plasmapistool, en vervolgens stollen en binden om een coating te vormen. De methode is eenvoudig te bedienen en kan een relatief dichte siliciumcarbidecoating bereiden, maar de volgens de methode bereide siliciumcarbidecoating is vaak te zwak en leidt tot een zwakke oxidatieweerstand. Daarom wordt deze over het algemeen gebruikt voor de bereiding van SiC-composietcoating om de kwaliteit van de coating te verbeteren. de kwaliteit van de coating.
Gel-sol-methode:
De gel-sol-methode bestaat voornamelijk uit het bereiden van een uniforme en transparante sol-oplossing die het oppervlak van de matrix bedekt, tot een gel droogt en vervolgens sint om een coating te verkrijgen. Deze methode is eenvoudig te bedienen en goedkoop, maar de geproduceerde coating heeft enkele tekortkomingen, zoals een lage weerstand tegen thermische schokken en gemakkelijk barsten, zodat deze niet op grote schaal kan worden gebruikt.
Chemische gasreactie (CVR):
CVR genereert voornamelijk SiC-coating door Si- en SiO2-poeder te gebruiken om SiO-stoom bij hoge temperatuur te genereren, en een reeks chemische reacties vindt plaats op het oppervlak van het C-materiaalsubstraat. De met deze methode bereide SiC-coating is nauw verbonden met het substraat, maar de reactietemperatuur is hoger en de kosten zijn hoger.
Chemische dampafzetting (CVD):
Momenteel is CVD de belangrijkste technologie voor het voorbereiden van SiC-coating op het substraatoppervlak. Het belangrijkste proces is een reeks fysische en chemische reacties van gasfase-reactantmateriaal op het substraatoppervlak, en uiteindelijk wordt de SiC-coating bereid door afzetting op het substraatoppervlak. De door CVD-technologie bereide SiC-coating is nauw verbonden met het oppervlak van het substraat, wat de oxidatieweerstand en ablatieve weerstand van het substraatmateriaal effectief kan verbeteren, maar de afzettingstijd van deze methode is langer en het reactiegas heeft een bepaalde giftige werking. gas.
De marktsituatie van SiC-gecoate grafietbasis
Toen buitenlandse fabrikanten vroeg begonnen, hadden ze een duidelijke voorsprong en een groot marktaandeel. Internationaal zijn de belangrijkste leveranciers van met SiC gecoate grafietbasis het Nederlandse Xycard, het Duitse SGL Carbon (SGL), het Japanse Toyo Carbon, het Amerikaanse MEMC en andere bedrijven, die feitelijk de internationale markt bezetten. Hoewel China de belangrijkste kerntechnologie van uniforme groei van SiC-coating op het oppervlak van grafietmatrix heeft doorbroken, vertrouwt hoogwaardige grafietmatrix nog steeds op de Duitse SGL, Japan Toyo Carbon en andere ondernemingen, de grafietmatrix die door binnenlandse bedrijven wordt geleverd, heeft invloed op de service levensduur als gevolg van thermische geleidbaarheid, elastische modulus, stijve modulus, roosterdefecten en andere kwaliteitsproblemen. De MOCVD-apparatuur kan niet voldoen aan de eisen van het gebruik van een SiC-gecoate grafietbasis.
De Chinese halfgeleiderindustrie ontwikkelt zich snel, met de geleidelijke toename van de lokalisatiesnelheid van MOCVD-epitaxiale apparatuur en de uitbreiding van andere procestoepassingen, zal de toekomstige markt voor SiC-gecoate grafietbasisproducten naar verwachting snel groeien. Volgens voorlopige schattingen van de sector zal de binnenlandse grafietbasismarkt de komende jaren de waarde van 500 miljoen yuan overschrijden.
Met SiC gecoate grafietbasis is de kerncomponent van samengestelde halfgeleiderindustrialisatieapparatuur, waarbij het beheersen van de belangrijkste kerntechnologie van de productie en productie ervan, en het realiseren van de lokalisatie van de gehele keten van grondstoffen-proces-apparatuurindustrie van groot strategisch belang is voor het waarborgen van de ontwikkeling van De Chinese halfgeleiderindustrie. Het gebied van binnenlandse SiC-gecoate grafietbasis bloeit en de productkwaliteit kan binnenkort het internationale geavanceerde niveau bereiken.
Posttijd: 24 juli 2023