Peças semicondutoras – base de grafite revestida com SiC

As bases de grafite revestidas com SiC são comumente usadas para suportar e aquecer substratos de cristal único em equipamentos de deposição de vapor químico metal-orgânico (MOCVD). A estabilidade térmica, a uniformidade térmica e outros parâmetros de desempenho da base de grafite revestida com SiC desempenham um papel decisivo na qualidade do crescimento do material epitaxial, por isso é o principal componente do equipamento MOCVD.

No processo de fabricação de wafer, camadas epitaxiais são ainda construídas em alguns substratos de wafer para facilitar a fabricação de dispositivos. Dispositivos emissores de luz LED típicos precisam preparar camadas epitaxiais de GaAs em substratos de silício; A camada epitaxial de SiC é cultivada no substrato condutor de SiC para a construção de dispositivos como SBD, MOSFET, etc., para aplicações de alta tensão, alta corrente e outras aplicações de energia; A camada epitaxial de GaN é construída em substrato de SiC semi-isolado para construir ainda mais HEMT e outros dispositivos para aplicações de RF, como comunicação. Este processo é inseparável do equipamento CVD.

Nos equipamentos CVD, o substrato não pode ser colocado diretamente sobre o metal ou simplesmente colocado sobre uma base para deposição epitaxial, pois envolve fluxo de gás (horizontal, vertical), temperatura, pressão, fixação, desprendimento de poluentes e outros aspectos de os fatores de influência. Portanto, é necessário utilizar uma base, e depois colocar o substrato no disco, e depois utilizar a tecnologia CVD para deposição epitaxial no substrato, que é a base de grafite revestida com SiC (também conhecida como bandeja).

As bases de grafite revestidas com SiC são comumente usadas para suportar e aquecer substratos de cristal único em equipamentos de deposição de vapor químico metal-orgânico (MOCVD). A estabilidade térmica, a uniformidade térmica e outros parâmetros de desempenho da base de grafite revestida com SiC desempenham um papel decisivo na qualidade do crescimento do material epitaxial, por isso é o principal componente do equipamento MOCVD.

A deposição química de vapor metal-orgânico (MOCVD) é a tecnologia convencional para o crescimento epitaxial de filmes de GaN em LED azul. Tem as vantagens de operação simples, taxa de crescimento controlável e alta pureza de filmes GaN. Como um componente importante na câmara de reação do equipamento MOCVD, a base de rolamento usada para o crescimento epitaxial do filme GaN precisa ter as vantagens de resistência a altas temperaturas, condutividade térmica uniforme, boa estabilidade química, forte resistência ao choque térmico, etc. as condições acima.

Como um dos principais componentes do equipamento MOCVD, a base de grafite é o transportador e corpo de aquecimento do substrato, que determina diretamente a uniformidade e pureza do material do filme, portanto sua qualidade afeta diretamente a preparação da folha epitaxial, e ao mesmo ao longo do tempo, com o aumento do número de utilizações e a mudança das condições de trabalho, é muito fácil de usar, pertencente aos consumíveis.

Embora a grafite tenha excelente condutividade térmica e estabilidade, tem uma boa vantagem como componente base do equipamento MOCVD, mas no processo de produção, a grafite irá corroer o pó devido ao resíduo de gases corrosivos e orgânicos metálicos, e a vida útil do a base de grafite será bastante reduzida. Ao mesmo tempo, a queda do pó de grafite causará poluição no chip.

O surgimento da tecnologia de revestimento pode fornecer fixação superficial do pó, aumentar a condutividade térmica e equalizar a distribuição de calor, que se tornou a principal tecnologia para resolver esse problema. Base de grafite no ambiente de uso de equipamentos MOCVD, o revestimento de superfície de base de grafite deve atender às seguintes características:

(1) A base de grafite pode ser totalmente embrulhada e a densidade é boa, caso contrário, a base de grafite é fácil de ser corroída pelo gás corrosivo.

(2) A resistência combinada com a base de grafite é alta para garantir que o revestimento não caia facilmente após vários ciclos de alta e baixa temperatura.

(3) Possui boa estabilidade química para evitar falhas no revestimento em altas temperaturas e atmosfera corrosiva.

O SiC tem as vantagens de resistência à corrosão, alta condutividade térmica, resistência ao choque térmico e alta estabilidade química, e pode funcionar bem na atmosfera epitaxial de GaN. Além disso, o coeficiente de expansão térmica do SiC difere muito pouco daquele do grafite, portanto o SiC é o material preferido para o revestimento superficial da base de grafite.

Atualmente, o SiC comum é principalmente do tipo 3C, 4H e 6H, e os usos de SiC de diferentes tipos de cristal são diferentes. Por exemplo, o 4H-SiC pode fabricar dispositivos de alta potência; 6H-SiC é o mais estável e pode fabricar dispositivos fotoelétricos; Devido à sua estrutura semelhante ao GaN, o 3C-SiC pode ser usado para produzir a camada epitaxial de GaN e fabricar dispositivos de RF SiC-GaN. O 3C-SiC também é comumente conhecido como β-SiC, e um uso importante do β-SiC é como filme e material de revestimento, portanto o β-SiC é atualmente o principal material para revestimento.