Bazele de grafit acoperite cu SiC sunt utilizate în mod obișnuit pentru a susține și a încălzi substraturile monocristaline în echipamentele de depunere în vapori chimică metalo-organică (MOCVD). Stabilitatea termică, uniformitatea termică și alți parametri de performanță ai bazei de grafit acoperite cu SiC joacă un rol decisiv în calitatea creșterii materialului epitaxial, deci este componenta cheie a echipamentului MOCVD.
În procesul de fabricare a plachetelor, straturile epitaxiale sunt construite în continuare pe unele substraturi de plachetă pentru a facilita fabricarea dispozitivelor. Dispozitivele obișnuite emițătoare de lumină cu LED-uri trebuie să pregătească straturi epitaxiale de GaAs pe substraturi de siliciu; Stratul epitaxial SiC este crescut pe substratul conductiv SiC pentru construcția de dispozitive precum SBD, MOSFET, etc., pentru aplicații de înaltă tensiune, curent ridicat și alte aplicații de putere; Stratul epitaxial GaN este construit pe un substrat SiC semi-izolat pentru a construi în continuare HEMT și alte dispozitive pentru aplicații RF, cum ar fi comunicațiile. Acest proces este inseparabil de echipamentul CVD.
În echipamentul CVD, substratul nu poate fi așezat direct pe metal sau pur și simplu așezat pe o bază pentru depunerea epitaxială, deoarece implică fluxul de gaz (orizontal, vertical), temperatură, presiune, fixare, deversare a poluanților și alte aspecte ale factorii de influență. Prin urmare, este necesară o bază, apoi substratul este plasat pe disc, apoi depunerea epitaxială este efectuată pe substrat folosind tehnologia CVD, iar această bază este baza de grafit acoperită cu SiC (cunoscută și sub denumirea de tavă).
Bazele de grafit acoperite cu SiC sunt utilizate în mod obișnuit pentru a susține și a încălzi substraturile monocristaline în echipamentele de depunere în vapori chimică metalo-organică (MOCVD). Stabilitatea termică, uniformitatea termică și alți parametri de performanță ai bazei de grafit acoperite cu SiC joacă un rol decisiv în calitatea creșterii materialului epitaxial, deci este componenta cheie a echipamentului MOCVD.
Depunerea de vapori chimici metalo-organici (MOCVD) este tehnologia principală pentru creșterea epitaxială a filmelor GaN în LED albastru. Are avantajele funcționării simple, vitezei de creștere controlabile și purității ridicate a filmelor GaN. Ca o componentă importantă în camera de reacție a echipamentului MOCVD, baza de rulment utilizată pentru creșterea epitaxială a filmului GaN trebuie să aibă avantajele rezistenței la temperaturi ridicate, conductibilității termice uniforme, stabilității chimice bune, rezistenței puternice la șocuri termice etc. Materialul din grafit poate îndeplini conditiile de mai sus.
Fiind una dintre componentele de bază ale echipamentului MOCVD, baza de grafit este suportul și corpul de încălzire al substratului, care determină în mod direct uniformitatea și puritatea materialului film, astfel încât calitatea sa afectează direct pregătirea foii epitaxiale și, în același timp timp, odata cu cresterea numarului de utilizari si schimbarea conditiilor de lucru, este foarte usor de purtat, apartinand consumabilelor.
Deși grafitul are o conductivitate termică și o stabilitate excelente, are un avantaj bun ca componentă de bază a echipamentului MOCVD, dar în procesul de producție, grafitul va coroda pulberea din cauza reziduurilor de gaze corozive și organice metalice și a duratei de viață a baza de grafit va fi mult redusă. În același timp, căderea pulberii de grafit va cauza poluarea cipului.
Apariția tehnologiei de acoperire poate asigura fixarea pulberii la suprafață, poate îmbunătăți conductibilitatea termică și poate egaliza distribuția căldurii, care a devenit principala tehnologie pentru a rezolva această problemă. Baza de grafit în mediul de utilizare a echipamentului MOCVD, acoperirea suprafeței de bază de grafit trebuie să îndeplinească următoarele caracteristici:
(1) Baza de grafit poate fi înfășurată complet, iar densitatea este bună, altfel baza de grafit este ușor de corodat în gazul coroziv.
(2) Rezistența combinației cu baza de grafit este mare pentru a se asigura că stratul de acoperire nu poate cădea ușor după mai multe cicluri de temperatură ridicată și temperatură scăzută.
(3) Are o stabilitate chimică bună pentru a evita eșecul acoperirii la temperaturi ridicate și atmosferă corozivă.
SiC are avantajele rezistenței la coroziune, conductivității termice ridicate, rezistenței la șocuri termice și stabilității chimice ridicate și poate funcționa bine în atmosfera epitaxială GaN. În plus, coeficientul de dilatare termică al SiC diferă foarte puțin de cel al grafitului, astfel încât SiC este materialul preferat pentru acoperirea suprafeței bazei de grafit.
În prezent, SiC comun este în principal de tip 3C, 4H și 6H, iar utilizările SiC ale diferitelor tipuri de cristale sunt diferite. De exemplu, 4H-SiC poate fabrica dispozitive de mare putere; 6H-SiC este cel mai stabil și poate fabrica dispozitive fotoelectrice; Datorită structurii sale similare cu GaN, 3C-SiC poate fi utilizat pentru a produce stratul epitaxial GaN și pentru a produce dispozitive RF SiC-GaN. 3C-SiC este, de asemenea, cunoscut sub numele de β-SiC, iar o utilizare importantă a β-SiC este ca film și material de acoperire, astfel încât β-SiC este în prezent principalul material pentru acoperire.
Metodă de preparare a acoperirii cu carbură de siliciu
În prezent, metodele de preparare a acoperirii cu SiC includ în principal metoda gel-sol, metoda de încorporare, metoda de acoperire cu pensula, metoda de pulverizare cu plasmă, metoda de reacție chimică cu gaz (CVR) și metoda de depunere chimică în vapori (CVD).
Metoda de încorporare:
Metoda este un fel de sinterizare în fază solidă la temperatură înaltă, care utilizează în principal amestecul de pulbere de Si și pulbere C ca pulbere de încorporare, matricea de grafit este plasată în pulberea de încorporare, iar sinterizarea la temperatură înaltă este efectuată în gaz inert. , iar în final se obține acoperirea SiC pe suprafața matricei de grafit. Procesul este simplu și combinația dintre acoperire și substrat este bună, dar uniformitatea acoperirii de-a lungul direcției grosimii este slabă, ceea ce este ușor de a produce mai multe găuri și de a duce la o rezistență slabă la oxidare.
Metoda de acoperire cu pensula:
Metoda de acoperire cu perie este în principal de a peria materia primă lichidă pe suprafața matricei de grafit și apoi de a întări materia primă la o anumită temperatură pentru a pregăti acoperirea. Procesul este simplu și costul este scăzut, dar acoperirea pregătită prin metoda de acoperire cu pensula este slabă în combinație cu substratul, uniformitatea acoperirii este slabă, acoperirea este subțire și rezistența la oxidare este scăzută și sunt necesare alte metode pentru a ajuta. ea.
Metoda de pulverizare cu plasma:
Metoda de pulverizare cu plasmă este în principal de a pulveriza materii prime topite sau semitopite pe suprafața matricei de grafit cu un pistol cu plasmă, apoi se solidifică și se lipește pentru a forma o acoperire. Metoda este simplu de utilizat și poate pregăti un strat de carbură de siliciu relativ dens, dar stratul de carbură de siliciu preparat prin metodă este adesea prea slab și duce la o rezistență slabă la oxidare, deci este utilizat în general pentru prepararea acoperirii compozite SiC pentru a îmbunătăți calitatea acoperirii.
Metoda gel-sol:
Metoda gel-sol este în principal de a prepara o soluție de sol uniformă și transparentă care acoperă suprafața matricei, uscarea într-un gel și apoi sinterizarea pentru a obține o acoperire. Această metodă este simplu de utilizat și cu costuri reduse, dar stratul produs are unele deficiențe, cum ar fi rezistența scăzută la șocuri termice și crăparea ușoară, deci nu poate fi utilizată pe scară largă.
Reacție chimică cu gaze (CVR):
CVR generează în principal acoperire cu SiC utilizând pulbere de Si și SiO2 pentru a genera abur de SiO la temperatură ridicată și o serie de reacții chimice au loc pe suprafața substratului materialului C. Acoperirea SiC preparată prin această metodă este strâns legată de substrat, dar temperatura de reacție este mai mare și costul este mai mare.
Depunerea chimică în vapori (CVD):
În prezent, CVD este principala tehnologie de preparare a acoperirii cu SiC pe suprafața substratului. Procesul principal este o serie de reacții fizice și chimice ale materialului reactant în fază gazoasă pe suprafața substratului și, în final, acoperirea cu SiC este pregătită prin depunere pe suprafața substratului. Acoperirea SiC preparată prin tehnologia CVD este strâns legată de suprafața substratului, ceea ce poate îmbunătăți în mod eficient rezistența la oxidare și rezistența ablativă a materialului substratului, dar timpul de depunere al acestei metode este mai lung, iar gazul de reacție are un anumit toxic. gaz.
Situația pieței bazei de grafit acoperit cu SiC
Când producătorii străini au început devreme, aceștia aveau un avantaj clar și o cotă de piață mare. Pe plan internațional, principalii furnizori de bază de grafit acoperit cu SiC sunt Dutch Xycard, Germany SGL Carbon (SGL), Japan Toyo Carbon, Statele Unite ale Americii MEMC și alte companii, care ocupă practic piața internațională. Deși China a depășit tehnologia de bază cheie de creștere uniformă a acoperirii SiC pe suprafața matricei de grafit, matricea de grafit de înaltă calitate se bazează în continuare pe SGL german, Japan Toyo Carbon și alte întreprinderi, matricea de grafit furnizată de întreprinderile interne afectează serviciul. durata de viață datorită conductivității termice, modulului elastic, modulului rigid, defectelor rețelei și altor probleme de calitate. Echipamentul MOCVD nu poate îndeplini cerințele de utilizare a bazei de grafit acoperite cu SiC.
Industria semiconductoare din China se dezvoltă rapid, odată cu creșterea treptată a ratei de localizare a echipamentelor epitaxiale MOCVD și extinderea altor aplicații de proces, viitoarea piață a produselor de bază din grafit acoperit cu SiC este de așteptat să crească rapid. Conform estimărilor preliminare ale industriei, piața internă de bază de grafit va depăși 500 de milioane de yuani în următorii câțiva ani.
Baza de grafit acoperită cu SiC este componenta de bază a echipamentelor de industrializare a semiconductoarelor compuse, stăpânind tehnologia de bază cheie a producției și producției sale și realizarea de localizare a întregului lanț al industriei de materie primă-proces-echipament are o mare importanță strategică pentru asigurarea dezvoltării Industria semiconductoare din China. Domeniul bazei interne de grafit acoperit cu SiC este în plină expansiune, iar calitatea produsului poate atinge în curând nivelul avansat internațional.
Ora postării: 24-iul-2023