SiC örtüklü qrafit əsasları, metal-üzvi kimyəvi buxar çöküntüsü (MOCVD) avadanlıqlarında tək kristal substratları dəstəkləmək və qızdırmaq üçün geniş istifadə olunur. SiC örtüklü qrafit əsasının istilik stabilliyi, istilik vahidliyi və digər performans parametrləri epitaksial material böyüməsinin keyfiyyətində həlledici rol oynayır, buna görə də MOCVD avadanlıqlarının əsas əsas komponentidir.
Plitələr istehsalı prosesində, cihazların istehsalını asanlaşdırmaq üçün bəzi plitə substratları üzərində epitaksial təbəqələr əlavə olaraq qurulur. Tipik LED işıq yayan cihazlar silikon substratları üzərində GaAs epitaksial təbəqələri hazırlamalıdır; SiC epitaksial təbəqəsi yüksək gərginlikli, yüksək cərəyanlı və digər güc tətbiqləri üçün SBD, MOSFET və s. kimi cihazların qurulması üçün keçirici SiC substratında yetişdirilir; GaN epitaksial təbəqəsi HEMT və rabitə kimi RF tətbiqləri üçün digər cihazların daha da qurulması üçün yarı izolyasiyalı SiC substrat üzərində qurulur. Bu proses CVD avadanlıqlarından ayrılmazdır.
CVD avadanlıqlarında, substrat birbaşa metalın üzərinə və ya sadəcə epitaksial çöküntü üçün əsasa yerləşdirilə bilməz, çünki bu, qaz axınını (üfüqi, şaquli), temperaturu, təzyiqi, fiksasiyasını, çirkləndiricilərin atılmasını və təsir amillərinin digər aspektlərini əhatə edir. Buna görə də, əsasa ehtiyac var və sonra substrat diskin üzərinə qoyulur və sonra CVD texnologiyasından istifadə edərək substrat üzərində epitaksial çöküntü aparılır və bu əsas SiC örtüklü qrafit əsasdır (həmçinin qab kimi tanınır).
SiC örtüklü qrafit əsasları, metal-üzvi kimyəvi buxar çöküntüsü (MOCVD) avadanlıqlarında tək kristal substratları dəstəkləmək və qızdırmaq üçün geniş istifadə olunur. SiC örtüklü qrafit əsasının istilik stabilliyi, istilik vahidliyi və digər performans parametrləri epitaksial material böyüməsinin keyfiyyətində həlledici rol oynayır, buna görə də MOCVD avadanlıqlarının əsas əsas komponentidir.
Metal-üzvi kimyəvi buxar çöküntüsü (MOCVD) mavi LED-lərdə GaN filmlərinin epitaksial böyüməsi üçün əsas texnologiyadır. Sadə işləmə, idarəolunan böyümə sürəti və GaN filmlərinin yüksək təmizliyi kimi üstünlüklərə malikdir. MOCVD avadanlığının reaksiya kamerasında vacib bir komponent olaraq, GaN filminin epitaksial böyüməsi üçün istifadə olunan yataq bazası yüksək temperatur müqaviməti, vahid istilik keçiriciliyi, yaxşı kimyəvi stabillik, güclü istilik şokuna davamlılıq və s. üstünlüklərinə malik olmalıdır. Qrafit materialı yuxarıdakı şərtlərə cavab verə bilər.
MOCVD avadanlığının əsas komponentlərindən biri kimi, qrafit bazası substratın daşıyıcısı və qızdırıcı gövdəsidir və bu, film materialının vahidliyini və təmizliyini birbaşa müəyyən edir, buna görə də onun keyfiyyəti epitaksial təbəqənin hazırlanmasına birbaşa təsir göstərir və eyni zamanda istifadə sayının artması və iş şəraitinin dəyişməsi ilə istehlak materiallarına aid olan aşınması çox asandır.
Qrafit əla istilik keçiriciliyinə və stabilliyinə malik olsa da, MOCVD avadanlığının əsas komponenti kimi yaxşı bir üstünlüyə malikdir, lakin istehsal prosesində qrafit aşındırıcı qazların və metal üzvi maddələrin qalığı səbəbindən tozu korroziyaya uğradacaq və qrafit əsasının xidmət müddəti xeyli azalacaq. Eyni zamanda, düşən qrafit tozu çipə çirklənməyə səbəb olacaq.
Örtük texnologiyasının ortaya çıxması səth tozunun fiksasiyasını təmin edə, istilik keçiriciliyini artıra və istilik paylanmasını bərabərləşdirə bilər ki, bu da bu problemi həll etmək üçün əsas texnologiyaya çevrilib. MOCVD avadanlıqlarının istifadə mühitində qrafit əsaslı səth örtüyü aşağıdakı xüsusiyyətlərə cavab verməlidir:
(1) Qrafit əsası tam bükülə bilər və sıxlığı yaxşıdır, əks halda qrafit əsası aşındırıcı qazda asanlıqla korroziyaya uğrayır.
(2) Qrafit əsaslı birləşmə möhkəmliyi yüksəkdir ki, örtük bir neçə yüksək temperatur və aşağı temperatur dövründən sonra asanlıqla düşməsin.
(3) Yüksək temperaturda və korroziyalı atmosferdə örtük çatışmazlığının qarşısını almaq üçün yaxşı kimyəvi sabitliyə malikdir.
SiC korroziyaya davamlılıq, yüksək istilik keçiriciliyi, istilik şokuna davamlılıq və yüksək kimyəvi stabillik kimi üstünlüklərə malikdir və GaN epitaksial atmosferində yaxşı işləyə bilər. Bundan əlavə, SiC-nin istilik genişlənmə əmsalı qrafitinkindən çox az fərqlənir, buna görə də SiC qrafit əsasının səth örtüyü üçün üstünlük verilən materialdır.
Hazırda ümumi SiC əsasən 3C, 4H və 6H tiplidir və müxtəlif kristal növlərinin SiC istifadəsi fərqlidir. Məsələn, 4H-SiC yüksək güclü cihazlar istehsal edə bilər; 6H-SiC ən sabitdir və fotoelektrik cihazlar istehsal edə bilər; GaN-ə bənzər quruluşuna görə, 3C-SiC GaN epitaksial təbəqəsi istehsal etmək və SiC-GaN RF cihazları istehsal etmək üçün istifadə edilə bilər. 3C-SiC həmçinin β-SiC kimi də tanınır və β-SiC-nin vacib istifadəsi film və örtük materialı kimidir, buna görə də β-SiC hazırda örtük üçün əsas materialdır.
Silikon karbid örtüyünün hazırlanması üsulu
Hazırda SiC örtüyünün hazırlanma üsullarına əsasən gel-sol metodu, yerləşdirmə metodu, fırça örtük metodu, plazma püskürtmə metodu, kimyəvi qaz reaksiya metodu (CVR) və kimyəvi buxar çökmə metodu (CVD) daxildir.
Yerləşdirmə metodu:
Bu üsul, əsasən Si tozu və C tozunun qarışığından yapışdırıcı toz kimi istifadə edilən yüksək temperaturlu bərk fazalı sinterləmə növüdür, qrafit matrisi yapışdırıcı tozun içinə yerləşdirilir və yüksək temperaturlu sinterləmə inert qazda aparılır və nəhayət, qrafit matrisinin səthində SiC örtüyü əldə edilir. Proses sadədir və örtüklə substrat arasındakı kombinasiya yaxşıdır, lakin örtüyün qalınlıq istiqamətində vahidliyi zəifdir, bu da daha çox deşik əmələ gətirməyə və oksidləşmə müqavimətinin zəifləməsinə səbəb olur.
Fırça ilə örtmə üsulu:
Fırça ilə örtmə üsulu əsasən maye xammalı qrafit matrisinin səthinə fırçalamaq və sonra örtüyü hazırlamaq üçün xammalı müəyyən bir temperaturda bərkitməkdən ibarətdir. Proses sadədir və dəyəri azdır, lakin fırça ilə örtmə üsulu ilə hazırlanmış örtük substratla birlikdə zəifdir, örtük vahidliyi zəifdir, örtük nazikdir və oksidləşmə müqaviməti aşağıdır və buna kömək etmək üçün digər üsullar lazımdır.
Plazma püskürtmə üsulu:
Plazma püskürtmə üsulu əsasən əridilmiş və ya yarı əridilmiş xammalı qrafit matrisinin səthinə plazma tabancası ilə püskürtmək və sonra bərkimək və bir örtük yaratmaq üçün yapışmaqdan ibarətdir. Metodun işləməsi sadədir və nisbətən sıx silikon karbid örtüyü hazırlaya bilər, lakin üsulla hazırlanmış silikon karbid örtüyü çox vaxt çox zəif olur və zəif oksidləşmə müqavimətinə səbəb olur, buna görə də örtüyün keyfiyyətini artırmaq üçün ümumiyyətlə SiC kompozit örtüyünün hazırlanmasında istifadə olunur.
Gel-sol metodu:
Gel-sol metodu əsasən matrisin səthini örtən vahid və şəffaf bir sol məhlulu hazırlamaq, gel halına gətirmək və sonra örtük əldə etmək üçün sinterləşdirməkdən ibarətdir. Bu metodun istifadəsi sadə və qiyməti azdır, lakin istehsal olunan örtükün aşağı istilik zərbəsinə davamlılığı və asan çatlama kimi bəzi çatışmazlıqları var, buna görə də geniş istifadə edilə bilməz.
Kimyəvi Qaz Reaksiyası (KQR):
CVR əsasən yüksək temperaturda SiO buxarı yaratmaq üçün Si və SiO2 tozundan istifadə etməklə SiC örtüyü yaradır və C material substratının səthində bir sıra kimyəvi reaksiyalar baş verir. Bu üsulla hazırlanan SiC örtüyü substrata sıx bağlıdır, lakin reaksiya temperaturu daha yüksək və dəyəri daha yüksəkdir.
Kimyəvi Buxar Çökməsi (KÇÇ):
Hazırda CVD substrat səthində SiC örtüyünün hazırlanması üçün əsas texnologiyadır. Əsas proses qaz fazalı reaktiv materialın substrat səthində bir sıra fiziki və kimyəvi reaksiyalarından ibarətdir və nəhayət, SiC örtüyü substrat səthinə çökdürülməklə hazırlanır. CVD texnologiyası ilə hazırlanmış SiC örtüyü substratın səthinə sıx bağlıdır ki, bu da substrat materialının oksidləşmə müqavimətini və ablativ müqavimətini effektiv şəkildə artıra bilər, lakin bu metodun çökmə müddəti daha uzundur və reaksiya qazı müəyyən zəhərli qaza malikdir.
SiC örtüklü qrafit bazasının bazar vəziyyəti
Xarici istehsalçılar erkən başlayanda aydın liderliyə və yüksək bazar payına malik idilər. Beynəlxalq səviyyədə SiC örtüklü qrafit bazasının əsas təchizatçıları əsasən beynəlxalq bazarı tutan Hollandiyanın Xycard, Almaniya SGL Carbon (SGL), Yaponiyanın Toyo Carbon, Amerika Birləşmiş Ştatlarının MEMC və digər şirkətləridir. Çin qrafit matrisinin səthində SiC örtüyünün vahid böyüməsinin əsas əsas texnologiyasını pozsa da, yüksək keyfiyyətli qrafit matrisi hələ də Almaniyanın SGL, Yaponiyanın Toyo Carbon və digər müəssisələrinə əsaslanır, yerli müəssisələr tərəfindən təmin edilən qrafit matrisi istilik keçiriciliyi, elastik modul, sərt modul, qəfəs qüsurları və digər keyfiyyət problemləri səbəbindən xidmət müddətinə təsir göstərir. MOCVD avadanlığı SiC örtüklü qrafit bazasının istifadə tələblərinə cavab verə bilmir.
Çinin yarımkeçirici sənayesi sürətlə inkişaf edir, MOCVD epitaksial avadanlıqlarının lokalizasiya nisbətinin tədricən artması və digər proses tətbiqlərinin genişlənməsi ilə gələcək SiC örtüklü qrafit əsaslı məhsul bazarının sürətlə böyüməsi gözlənilir. İlkin sənaye hesablamalarına görə, yaxın bir neçə ildə daxili qrafit əsaslı bazar 500 milyon yuanı keçəcək.
SiC örtüklü qrafit bazası, mürəkkəb yarımkeçirici sənayeləşdirmə avadanlıqlarının əsas komponentidir, istehsalının və istehsalının əsas əsas texnologiyasına yiyələnmək və bütün xammal-proses-avadanlıq sənayesi zəncirinin lokallaşdırılmasını həyata keçirmək Çinin yarımkeçirici sənayesinin inkişafını təmin etmək üçün böyük strateji əhəmiyyət kəsb edir. Yerli SiC örtüklü qrafit bazası sahəsi sürətlə inkişaf edir və məhsulun keyfiyyəti tezliklə beynəlxalq qabaqcıl səviyyəyə çata bilər.
Yazı vaxtı: 24 iyul 2023