Bộ phận bán dẫn – Đế than chì phủ SiC

Đế than chì được phủ SiC thường được sử dụng để hỗ trợ và làm nóng các chất nền đơn tinh thể trong thiết bị lắng đọng hơi hóa học hữu cơ kim loại (MOCVD). Độ ổn định nhiệt, độ đồng đều nhiệt và các thông số hiệu suất khác của đế than chì phủ SiC đóng vai trò quyết định đến chất lượng tăng trưởng của vật liệu epiticular, vì vậy nó là thành phần cốt lõi của thiết bị MOCVD.

Trong quá trình sản xuất tấm bán dẫn, các lớp epiticular được chế tạo thêm trên một số chất nền tấm bán dẫn để tạo điều kiện thuận lợi cho việc sản xuất thiết bị. Các thiết bị phát sáng LED thông thường cần chuẩn bị các lớp GaA epitaxy trên đế silicon; Lớp epiticular SiC được phát triển trên đế SiC dẫn điện để chế tạo các thiết bị như SBD, MOSFET, v.v., cho các ứng dụng điện áp cao, dòng điện cao và các ứng dụng năng lượng khác; Lớp epiticular GaN được xây dựng trên đế SiC bán cách điện để tiếp tục xây dựng HEMT và các thiết bị khác cho các ứng dụng RF như truyền thông. Quá trình này không thể tách rời khỏi thiết bị CVD.

Trong thiết bị CVD, chất nền không thể được đặt trực tiếp lên kim loại hoặc chỉ đơn giản được đặt trên đế để lắng đọng epiticular, vì nó liên quan đến dòng khí (ngang, dọc), nhiệt độ, áp suất, sự cố định, loại bỏ chất ô nhiễm và các khía cạnh khác của các yếu tố ảnh hưởng. Vì vậy, cần phải sử dụng đế, sau đó đặt đế lên đĩa, sau đó sử dụng công nghệ CVD để epiticular lắng đọng trên đế, đó là đế than chì phủ SiC (còn gọi là khay).

Đế than chì được phủ SiC thường được sử dụng để hỗ trợ và làm nóng các chất nền đơn tinh thể trong thiết bị lắng đọng hơi hóa học hữu cơ kim loại (MOCVD). Độ ổn định nhiệt, độ đồng đều nhiệt và các thông số hiệu suất khác của đế than chì phủ SiC đóng vai trò quyết định đến chất lượng tăng trưởng của vật liệu epiticular, vì vậy nó là thành phần cốt lõi của thiết bị MOCVD.

Lắng đọng hơi hóa học hữu cơ kim loại (MOCVD) là công nghệ chủ đạo cho sự tăng trưởng epiticular của màng GaN trong đèn LED màu xanh lam. Nó có ưu điểm là vận hành đơn giản, tốc độ tăng trưởng có thể kiểm soát và độ tinh khiết cao của màng GaN. Là thành phần quan trọng trong buồng phản ứng của thiết bị MOCVD, đế chịu lực dùng cho tăng trưởng epiticular màng GaN cần phải có ưu điểm là chịu nhiệt độ cao, dẫn nhiệt đồng đều, ổn định hóa học tốt, chống sốc nhiệt mạnh, v.v. Chất liệu than chì có thể đáp ứng được các điều kiện trên.

Là một trong những thành phần cốt lõi của thiết bị MOCVD, đế than chì là chất mang và bộ phận gia nhiệt của chất nền, quyết định trực tiếp đến tính đồng nhất và độ tinh khiết của vật liệu màng, do đó chất lượng của nó ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình chuẩn bị tấm epitaxy, đồng thời Theo thời gian, với sự gia tăng số lượng sử dụng và sự thay đổi của điều kiện làm việc, nó rất dễ mặc, thuộc về hàng tiêu dùng.

Mặc dù than chì có tính dẫn nhiệt và ổn định tuyệt vời, nhưng nó có ưu điểm là thành phần cơ bản của thiết bị MOCVD, nhưng trong quá trình sản xuất, than chì sẽ ăn mòn bột do cặn khí ăn mòn và chất hữu cơ kim loại cũng như tuổi thọ của cơ sở than chì sẽ bị giảm đi rất nhiều. Đồng thời, bột than chì rơi xuống sẽ gây ô nhiễm cho chip.

Sự xuất hiện của công nghệ phủ có thể giúp cố định bột bề mặt, tăng cường độ dẫn nhiệt và cân bằng phân bổ nhiệt, đã trở thành công nghệ chính để giải quyết vấn đề này. Đế than chì trong môi trường sử dụng thiết bị MOCVD, lớp phủ bề mặt đế than chì phải đáp ứng các đặc điểm sau:

(1) Đế than chì có thể được bọc hoàn toàn và mật độ tốt, nếu không thì đế than chì rất dễ bị ăn mòn trong khí ăn mòn.

(2) Độ bền kết hợp với đế than chì cao để đảm bảo lớp phủ không dễ bị bong ra sau nhiều chu kỳ nhiệt độ cao và nhiệt độ thấp.

(3) Nó có độ ổn định hóa học tốt để tránh hư hỏng lớp phủ ở nhiệt độ cao và môi trường ăn mòn.

SiC có ưu điểm là chống ăn mòn, dẫn nhiệt cao, chống sốc nhiệt và ổn định hóa học cao và có thể hoạt động tốt trong môi trường epiticular GaN. Ngoài ra, hệ số giãn nở nhiệt của SiC khác rất ít so với than chì, vì vậy SiC là vật liệu được ưa chuộng để phủ bề mặt nền than chì.

Hiện nay, SiC phổ biến chủ yếu là loại 3C, 4H và 6H, và việc sử dụng SiC của các loại tinh thể khác nhau là khác nhau. Ví dụ, 4H-SiC có thể sản xuất các thiết bị có công suất cao; 6H-SiC ổn định nhất và có thể chế tạo các thiết bị quang điện; Do có cấu trúc tương tự GaN nên 3C-SiC có thể được sử dụng để sản xuất lớp epiticular GaN và sản xuất các thiết bị SiC-GaN RF. 3C-SiC còn được gọi phổ biến là β-SiC và công dụng quan trọng của β-SiC là làm màng và vật liệu phủ, vì vậy β-SiC hiện là vật liệu chính để phủ.