Grafitové základne potiahnuté SiC sa bežne používajú na podopretie a zahrievanie monokryštálových substrátov v zariadeniach na chemické vylučovanie z plynnej fázy (MOCVD). Tepelná stabilita, tepelná rovnomernosť a ďalšie výkonové parametre grafitovej základne potiahnutej SiC zohrávajú rozhodujúcu úlohu v kvalite rastu epitaxného materiálu, takže ide o kľúčovú kľúčovú zložku zariadenia MOCVD.
V procese výroby plátku sa na niektorých plátkových substrátoch ďalej konštruujú epitaxné vrstvy, aby sa uľahčila výroba zariadení. Typické zariadenia vyžarujúce svetlo LED potrebujú pripraviť epitaxné vrstvy GaAs na kremíkových substrátoch; Epitaxná vrstva SiC sa pestuje na vodivom substráte SiC na konštrukciu zariadení, ako sú SBD, MOSFET atď., pre vysokonapäťové, vysokoprúdové a iné energetické aplikácie; GaN epitaxná vrstva je skonštruovaná na poloizolovanom SiC substráte na ďalšiu konštrukciu HEMT a ďalších zariadení pre RF aplikácie, ako je komunikácia. Tento proces je neoddeliteľný od zariadenia CVD.
V CVD zariadení nie je možné substrát umiestniť priamo na kov alebo jednoducho umiestniť na základňu pre epitaxiálne nanášanie, pretože zahŕňa prúdenie plynu (horizontálne, vertikálne), teplotu, tlak, fixáciu, uvoľňovanie znečisťujúcich látok a ďalšie aspekty. ovplyvňujúce faktory. Preto je potrebná základňa a potom sa substrát umiestni na disk a potom sa uskutoční epitaxiálna depozícia na substrát pomocou technológie CVD, pričom týmto základom je grafitová základňa potiahnutá SiC (známa aj ako tácka).
Grafitové základne potiahnuté SiC sa bežne používajú na podopretie a zahrievanie monokryštálových substrátov v zariadeniach na chemické vylučovanie z plynnej fázy (MOCVD). Tepelná stabilita, tepelná rovnomernosť a ďalšie výkonové parametre grafitovej základne potiahnutej SiC zohrávajú rozhodujúcu úlohu v kvalite rastu epitaxného materiálu, takže ide o kľúčovú kľúčovú zložku zariadenia MOCVD.
Kovovo-organická chemická depozícia z plynnej fázy (MOCVD) je hlavná technológia pre epitaxný rast GaN filmov v modrej LED. Má výhody jednoduchej obsluhy, regulovateľnej rýchlosti rastu a vysokej čistoty GaN filmov. Ako dôležitý komponent v reakčnej komore zariadenia MOCVD musí mať ložisková základňa používaná na epitaxiálny rast GaN filmu výhody vysokej teplotnej odolnosti, rovnomernej tepelnej vodivosti, dobrej chemickej stability, silnej odolnosti proti tepelným šokom atď. Grafitový materiál môže spĺňať vyššie uvedené podmienky.
Ako jedna zo základných súčastí zariadenia MOCVD je grafitový základ nosným a vykurovacím telesom substrátu, ktorý priamo určuje rovnomernosť a čistotu filmového materiálu, takže jeho kvalita priamo ovplyvňuje prípravu epitaxnej fólie a zároveň času, s nárastom počtu použití a zmenou pracovných podmienok sa veľmi ľahko nosí, patriaci medzi spotrebný materiál.
Hoci má grafit vynikajúcu tepelnú vodivosť a stabilitu, má dobrú výhodu ako základný komponent zariadenia MOCVD, ale vo výrobnom procese bude grafit korodovať prášok v dôsledku zvyškov korozívnych plynov a kovových organických látok a životnosti. grafitový základ sa výrazne zníži. Padajúci grafitový prášok zároveň spôsobí znečistenie čipu.
Vznik technológie povrchovej úpravy môže poskytnúť povrchovú fixáciu prášku, zvýšiť tepelnú vodivosť a vyrovnať distribúciu tepla, čo sa stalo hlavnou technológiou na vyriešenie tohto problému. Grafitový základ v prostredí použitia zariadenia MOCVD, grafitový základný povrchový náter by mal spĺňať nasledujúce vlastnosti:
(1) Grafitová základňa môže byť úplne zabalená a hustota je dobrá, inak je grafitová základňa ľahko korodovaná v korozívnom plyne.
(2) Kombinovaná pevnosť s grafitovým základom je vysoká, aby sa zabezpečilo, že povlak nebude ľahko spadnúť po niekoľkých cykloch vysokej a nízkej teploty.
(3) Má dobrú chemickú stabilitu, aby sa zabránilo zlyhaniu povlaku pri vysokej teplote a korozívnej atmosfére.
SiC má výhody odolnosti proti korózii, vysokej tepelnej vodivosti, odolnosti proti tepelným šokom a vysokej chemickej stability a môže dobre fungovať v epitaxnej atmosfére GaN. Okrem toho koeficient tepelnej rozťažnosti SiC sa veľmi málo líši od koeficientu grafitu, takže SiC je preferovaný materiál na povrchovú úpravu grafitového základu.
V súčasnosti je bežným SiC hlavne typ 3C, 4H a 6H a použitie SiC rôznych typov kryštálov je rôzne. Napríklad 4H-SiC môže vyrábať zariadenia s vysokým výkonom; 6H-SiC je najstabilnejší a môže vyrábať fotoelektrické zariadenia; Kvôli svojej podobnej štruktúre ako GaN sa 3C-SiC môže použiť na výrobu epitaxnej vrstvy GaN a výrobu SiC-GaN RF zariadení. 3C-SiC je tiež bežne známy ako β-SiC a dôležité použitie β-SiC je ako film a náterový materiál, takže β-SiC je v súčasnosti hlavným materiálom na poťahovanie.
Spôsob prípravy povlaku karbidu kremíka
V súčasnosti metódy prípravy povlaku SiC zahŕňajú najmä metódu gél-sol, metódu zalievania, metódu nanášania štetcom, metódu plazmového striekania, metódu chemickej reakcie s plynom (CVR) a metódu chemického nanášania pár (CVD).
Spôsob vkladania:
Metóda je druh vysokoteplotného spekania tuhej fázy, ktorý využíva hlavne zmes Si prášku a C prášku ako zalievacieho prášku, grafitová matrica sa umiestni do zalievacieho prášku a spekanie pri vysokej teplote sa vykonáva v inertnom plyne. a nakoniec sa získa povlak SiC na povrchu grafitovej matrice. Proces je jednoduchý a kombinácia medzi povlakom a substrátom je dobrá, ale rovnomernosť povlaku pozdĺž smeru hrúbky je zlá, čo ľahko vytvára viac otvorov a vedie k zlej odolnosti voči oxidácii.
Metóda nanášania štetcom:
Metóda nanášania štetcom spočíva hlavne v natieraní tekutej suroviny na povrch grafitovej matrice a následnom vytvrdzovaní suroviny pri určitej teplote na prípravu povlaku. Proces je jednoduchý a náklady sú nízke, ale povlak pripravený metódou nanášania štetcom je slabý v kombinácii so substrátom, rovnomernosť povlaku je zlá, povlak je tenký a odolnosť voči oxidácii je nízka a na pomoc sú potrebné iné metódy. to.
Metóda plazmového striekania:
Metóda plazmového striekania spočíva hlavne v striekaní roztavených alebo poloroztavených surovín na povrch grafitovej matrice plazmovou pištoľou a následnom stuhnutí a spojení za vzniku povlaku. Spôsob je jednoduchý na obsluhu a môže pripraviť relatívne hustý povlak karbidu kremíka, ale povlak karbidu kremíka pripravený týmto spôsobom je často príliš slabý a vedie k slabej odolnosti voči oxidácii, takže sa vo všeobecnosti používa na prípravu kompozitného povlaku SiC na zlepšenie kvalitu náteru.
Metóda gél-sol:
Metóda gél-sol spočíva hlavne v príprave rovnomerného a transparentného roztoku sólu pokrývajúceho povrch matrice, sušení na gél a následnom spekaní, aby sa získal povlak. Táto metóda je jednoduchá na obsluhu a nízku cenu, ale vyrobený povlak má niektoré nedostatky, ako je nízka odolnosť proti tepelným šokom a ľahké praskanie, takže nemôže byť široko používaný.
Chemická reakcia plynov (CVR):
CVR generuje hlavne SiC povlak pomocou Si a SiO2 prášku na generovanie SiO pary pri vysokej teplote a na povrchu C materiálového substrátu dochádza k sérii chemických reakcií. SiC povlak pripravený týmto spôsobom je tesne spojený so substrátom, ale reakčná teplota je vyššia a cena je vyššia.
Chemická depozícia z pár (CVD):
V súčasnosti je CVD hlavnou technológiou prípravy povlaku SiC na povrchu substrátu. Hlavným procesom je séria fyzikálnych a chemických reakcií reaktantu v plynnej fáze na povrchu substrátu a nakoniec sa povlak SiC pripraví nanesením na povrch substrátu. Povlak SiC pripravený technológiou CVD je tesne spojený s povrchom substrátu, čo môže účinne zlepšiť odolnosť proti oxidácii a ablatívnu odolnosť materiálu substrátu, ale čas nanášania tejto metódy je dlhší a reakčný plyn má určitú toxicitu plynu.
Situácia na trhu s grafitovým základom potiahnutým SiC
Keď zahraniční výrobcovia začínali skoro, mali jasný náskok a vysoký podiel na trhu. V medzinárodnom meradle sú hlavnými dodávateľmi grafitovej základne potiahnutej SiC holandský Xycard, Nemecko SGL Carbon (SGL), Japonsko Toyo Carbon, Spojené štáty americké MEMC a ďalšie spoločnosti, ktoré v podstate zaberajú medzinárodný trh. Hoci Čína prelomila kľúčovú základnú technológiu rovnomerného rastu povlaku SiC na povrchu grafitovej matrice, vysokokvalitná grafitová matrica sa stále spolieha na nemecký SGL, Japan Toyo Carbon a ďalšie podniky, grafitová matrica poskytovaná domácimi podnikmi ovplyvňuje služby. životnosť v dôsledku tepelnej vodivosti, modulu pružnosti, tuhého modulu, defektov mriežky a iných problémov s kvalitou. Zariadenie MOCVD nemôže spĺňať požiadavky na použitie grafitového základu potiahnutého SiC.
Čínsky polovodičový priemysel sa rýchlo rozvíja, s postupným zvyšovaním miery lokalizácie epitaxných zariadení MOCVD a rozširovaním ďalších procesných aplikácií sa očakáva rýchly rast budúceho trhu s grafitovými základmi potiahnutými SiC. Podľa predbežných odhadov odvetvia presiahne domáci trh s grafitovou základňou v najbližších rokoch 500 miliónov juanov.
Grafitová základňa potiahnutá SiC je základnou zložkou zariadenia na industrializáciu zložených polovodičov, zvládnutie kľúčovej základnej technológie ich výroby a výroby a realizácia lokalizácie celého priemyselného reťazca surovín, procesov a zariadení má veľký strategický význam pre zabezpečenie rozvoja Čínsky polovodičový priemysel. Oblasť domácej grafitovej základne potiahnutej SiC je na vzostupe a kvalita produktu môže čoskoro dosiahnuť medzinárodnú pokročilú úroveň.
Čas odoslania: 24. júla 2023