SiC-bedekte grafietbasisse word algemeen gebruik om enkelkristalsubstrate in metaal-organiese chemiese dampafsettings (MOCVD) toerusting te ondersteun en te verhit. Die termiese stabiliteit, termiese eenvormigheid en ander prestasieparameters van SiC-bedekte grafietbasis speel 'n beslissende rol in die kwaliteit van epitaksiale materiaalgroei, dus is dit die kernkomponent van MOCVD-toerusting.
In die proses van wafervervaardiging word epitaksiale lae verder op sommige wafersubstrate gebou om die vervaardiging van toestelle te vergemaklik. Tipiese LED-liguitstralende toestelle moet epitaksiale lae van GaAs op silikonsubstrate voorberei; Die SiC-epitaksiale laag word op die geleidende SiC-substraat gekweek vir die konstruksie van toestelle soos SBD, MOSFET, ens., vir hoëspanning-, hoëstroom- en ander kragtoepassings; GaN-epitaksiale laag word op semi-geïsoleerde SiC-substraat gebou om HEMT en ander toestelle verder te bou vir RF-toepassings soos kommunikasie. Hierdie proses is onafskeidbaar van CVD-toerusting.
In die CVD-toerusting kan die substraat nie direk op die metaal geplaas word of bloot op 'n basis vir epitaksiale afsetting nie, want dit behels die gasvloei (horisontaal, vertikaal), temperatuur, druk, fiksasie, afskeiding van besoedelingstowwe en ander aspekte van die beïnvloedende faktore. Daarom is 'n basis nodig, en dan word die substraat op die skyf geplaas, en dan word die epitaksiale afsetting op die substraat uitgevoer met behulp van CVD-tegnologie, en hierdie basis is die SiC-bedekte grafietbasis (ook bekend as die bak).
SiC-bedekte grafietbasisse word algemeen gebruik om enkelkristalsubstrate in metaal-organiese chemiese dampafsettings (MOCVD) toerusting te ondersteun en te verhit. Die termiese stabiliteit, termiese eenvormigheid en ander prestasieparameters van SiC-bedekte grafietbasis speel 'n beslissende rol in die kwaliteit van epitaksiale materiaalgroei, dus is dit die kernkomponent van MOCVD-toerusting.
Metaalorganiese chemiese dampafsetting (MOCVD) is die hoofstroomtegnologie vir die epitaksiale groei van GaN-films in blou LED. Dit het die voordele van eenvoudige werking, beheerbare groeikoers en hoë suiwerheid van GaN-films. As 'n belangrike komponent in die reaksiekamer van MOCVD-toerusting, moet die laerbasis wat gebruik word vir GaN-film epitaksiale groei die voordele hê van hoë temperatuurweerstand, eenvormige termiese geleidingsvermoë, goeie chemiese stabiliteit, sterk termiese skokweerstand, ens. Grafietmateriaal kan aan die bogenoemde voorwaardes voldoen.
As een van die kernkomponente van MOCVD-toerusting, is grafietbasis die draer en verhittingsliggaam van die substraat, wat direk die eenvormigheid en suiwerheid van die filmmateriaal bepaal, dus beïnvloed die kwaliteit daarvan direk die voorbereiding van die epitaksiale vel, en terselfdertyd, met die toename van die aantal gebruike en die verandering van werksomstandighede, is dit baie maklik om te dra, wat deel uitmaak van die verbruiksgoedere.
Alhoewel grafiet uitstekende termiese geleidingsvermoë en stabiliteit het, het dit 'n goeie voordeel as 'n basiskomponent van MOCVD-toerusting, maar in die produksieproses sal grafiet die poeier korrodeer as gevolg van die oorblyfsels van korrosiewe gasse en metaalorganiese stowwe, en die lewensduur van die grafietbasis sal aansienlik verminder word. Terselfdertyd sal die vallende grafietpoeier besoedeling van die skyfie veroorsaak.
Die opkoms van bedekkingstegnologie kan oppervlakpoeierfiksasie bied, termiese geleidingsvermoë verbeter en hitteverspreiding gelykmaak, wat die belangrikste tegnologie geword het om hierdie probleem op te los. Grafietbasis in MOCVD-toerustinggebruiksomgewings, moet grafietbasis-oppervlakbedekkings aan die volgende eienskappe voldoen:
(1) Die grafietbasis kan volledig toegedraai word, en die digtheid is goed, andersins is die grafietbasis maklik om in die korrosiewe gas te korrodeer.
(2) Die kombinasiesterkte met die grafietbasis is hoog om te verseker dat die laag nie maklik afval na verskeie hoëtemperatuur- en laetemperatuursiklusse nie.
(3) Dit het goeie chemiese stabiliteit om deklaagversaking in hoë temperatuur en korrosiewe atmosfeer te vermy.
SiC het die voordele van korrosieweerstand, hoë termiese geleidingsvermoë, termiese skokweerstand en hoë chemiese stabiliteit, en kan goed werk in GaN epitaksiale atmosfeer. Boonop verskil die termiese uitbreidingskoëffisiënt van SiC baie min van dié van grafiet, daarom is SiC die voorkeurmateriaal vir die oppervlakbedekking van grafietbasis.
Tans is die algemene SiC hoofsaaklik 3C-, 4H- en 6H-tipe, en die SiC-gebruike van verskillende kristaltipes verskil. Byvoorbeeld, 4H-SiC kan hoëkragtoestelle vervaardig; 6H-SiC is die stabielste en kan fotoëlektriese toestelle vervaardig; As gevolg van sy soortgelyke struktuur as GaN, kan 3C-SiC gebruik word om GaN-epitaksiale lae te produseer en SiC-GaN RF-toestelle te vervaardig. 3C-SiC staan ook algemeen bekend as β-SiC, en 'n belangrike gebruik van β-SiC is as 'n film- en bedekkingsmateriaal, daarom is β-SiC tans die hoofmateriaal vir bedekking.
Metode vir die voorbereiding van silikonkarbiedlaag
Tans sluit die voorbereidingsmetodes van SiC-bedekkings hoofsaaklik die gel-sol-metode, inbeddingsmetode, kwasbedekkingsmetode, plasmaspuitmetode, chemiese gasreaksiemetode (CVR) en chemiese dampafsettingsmetode (CVD) in.
Inbeddingsmetode:
Die metode is 'n soort hoëtemperatuur-vastefase-sintering, wat hoofsaaklik die mengsel van Si-poeier en C-poeier as die inbedpoeier gebruik, die grafietmatriks word in die inbedpoeier geplaas, en die hoëtemperatuur-sintering word in die inerte gas uitgevoer, en uiteindelik word die SiC-laag op die oppervlak van die grafietmatriks verkry. Die proses is eenvoudig en die kombinasie tussen die laag en die substraat is goed, maar die eenvormigheid van die laag langs die dikterigting is swak, wat maklik is om meer gate te produseer en lei tot swak oksidasieweerstand.
Borselbedekkingsmetode:
Die kwasbedekkingsmetode is hoofsaaklik om die vloeibare rou materiaal op die oppervlak van die grafietmatriks te borsel, en dan die rou materiaal by 'n sekere temperatuur te verhard om die deklaag voor te berei. Die proses is eenvoudig en die koste is laag, maar die deklaag wat deur die kwasbedekkingsmetode voorberei word, is swak in kombinasie met die substraat, die deklaaguniformiteit is swak, die deklaag is dun en die oksidasieweerstand is laag, en ander metodes is nodig om dit te help.
Plasmaspuitmetode:
Die plasmaspuitmetode is hoofsaaklik om gesmelte of halfgesmelte grondstowwe op die oppervlak van die grafietmatriks met 'n plasmageweer te spuit, en dan te stol en te bind om 'n laag te vorm. Die metode is eenvoudig om te gebruik en kan 'n relatief digte silikonkarbiedlaag voorberei, maar die silikonkarbiedlaag wat deur die metode voorberei word, is dikwels te swak en lei tot swak oksidasieweerstand, daarom word dit oor die algemeen gebruik vir die voorbereiding van SiC-saamgestelde laag om die kwaliteit van die laag te verbeter.
Gel-sol metode:
Die gel-sol-metode is hoofsaaklik om 'n eenvormige en deursigtige sol-oplossing voor te berei wat die oppervlak van die matriks bedek, dit in 'n gel te droog en dan te sinter om 'n deklaag te verkry. Hierdie metode is eenvoudig om te gebruik en goedkoop, maar die deklaag wat geproduseer word, het 'n paar tekortkominge soos lae termiese skokweerstand en maklike krake, dus kan dit nie wyd gebruik word nie.
Chemiese Gasreaksie (CVR):
CVR genereer hoofsaaklik SiC-bedekkings deur Si- en SiO2-poeier te gebruik om SiO-stoom by hoë temperatuur te genereer, en 'n reeks chemiese reaksies vind plaas op die oppervlak van die C-materiaalsubstraat. Die SiC-bedekking wat deur hierdie metode voorberei word, is nou aan die substraat gebind, maar die reaksietemperatuur is hoër en die koste is hoër.
Chemiese dampafsetting (CVD):
Tans is CVD die hooftegnologie vir die voorbereiding van SiC-bedekkings op die substraatoppervlak. Die hoofproses is 'n reeks fisiese en chemiese reaksies van gasfasereaktantmateriaal op die substraatoppervlak, en uiteindelik word die SiC-bedekking voorberei deur afsetting op die substraatoppervlak. Die SiC-bedekking wat deur CVD-tegnologie voorberei word, is nou gebind aan die oppervlak van die substraat, wat die oksidasieweerstand en ablatiewe weerstand van die substraatmateriaal effektief kan verbeter, maar die afsettingstyd van hierdie metode is langer, en die reaksiegas het 'n sekere giftige gas.
Die marksituasie van SiC-bedekte grafietbasis
Toe buitelandse vervaardigers vroeg begin het, het hulle 'n duidelike voorsprong en 'n hoë markaandeel gehad. Internasionaal is die hoofstroomverskaffers van SiC-bedekte grafietbasis die Nederlandse Xycard, Duitsland SGL Carbon (SGL), Japan Toyo Carbon, die Verenigde State MEMC en ander maatskappye, wat basies die internasionale mark beset. Alhoewel China deur die sleutelkerntegnologie van eenvormige groei van SiC-bedekking op die oppervlak van grafietmatriks gebreek het, maak hoëgehalte-grafietmatriks steeds staat op Duitse SGL, Japan Toyo Carbon en ander ondernemings. Die grafietmatriks wat deur plaaslike ondernemings verskaf word, beïnvloed die lewensduur as gevolg van termiese geleidingsvermoë, elastisiteitsmodulus, rigiede modulus, roosterdefekte en ander kwaliteitsprobleme. Die MOCVD-toerusting kan nie aan die vereistes vir die gebruik van SiC-bedekte grafietbasis voldoen nie.
China se halfgeleierbedryf ontwikkel vinnig, en met die geleidelike toename in die lokaliseringstempo van MOCVD-epitaksiale toerusting en die uitbreiding van ander prosestoepassings, word verwag dat die toekomstige mark vir SiC-bedekte grafietbasisprodukte vinnig sal groei. Volgens voorlopige bedryfsberamings sal die plaaslike grafietbasismark in die volgende paar jaar meer as 500 miljoen yuan beloop.
SiC-bedekte grafietbasis is die kernkomponent van saamgestelde halfgeleier-industrialiseringstoerusting. Die bemeestering van die belangrikste kerntegnologie van die produksie en vervaardiging daarvan, en die verwesenliking van die lokalisering van die hele grondstof-proses-toerusting-nywerheidsketting is van groot strategiese belang om die ontwikkeling van China se halfgeleiernywerheid te verseker. Die veld van binnelandse SiC-bedekte grafietbasis is aan die floreer, en die produkgehalte kan binnekort die internasionale gevorderde vlak bereik.
Plasingstyd: 24 Julie 2023