Графітавыя асновы з пакрыццём SiC звычайна выкарыстоўваюцца для падтрымкі і нагрэву монакрышталічных падкладак у абсталяванні для металаарганічнага хімічнага асаджэння з паравой фазы (MOCVD). Тэрмічная стабільнасць, тэрмічная аднастайнасць і іншыя параметры прадукцыйнасці графітавай асновы з пакрыццём SiC адыгрываюць вырашальную ролю ў якасці эпітаксіяльнага росту матэрыялу, таму яна з'яўляецца асноўным ключавым кампанентам абсталявання MOCVD.
У працэсе вырабу пласцін на некаторых падкладках пласцін дадаткова наносяцца эпітаксіяльныя пласты для палягчэння вырабу прылад. Тыповыя святлодыёдныя прылады патрабуюць падрыхтоўкі эпітаксіяльных слаёў GaAs на крэмніевых падкладках; эпітаксіяльны пласт SiC вырошчваецца на праводнай падкладцы SiC для стварэння прылад, такіх як SBD, MOSFET і г.д., для высокага напружання, высокага току і іншых магутнасных прымяненняў; эпітаксіяльны пласт GaN будуецца на паўізаляванай падкладцы SiC для далейшага стварэння HEMT і іншых прылад для радыёчастотных прымяненняў, такіх як сувязь. Гэты працэс неаддзельны ад абсталявання для хімічнага осаджвання пара (CVD).
У абсталяванні CVD падкладку нельга размясціць непасрэдна на метале або проста на аснове для эпітаксіяльнага нанясення, паколькі гэта ўключае ў сябе паток газу (гарызантальны, вертыкальны), тэмпературу, ціск, фіксацыю, вылучэнне забруджвальных рэчываў і іншыя аспекты ўплывовых фактараў. Такім чынам, патрэбна аснова, затым падкладка размяшчаецца на дыску, а затым эпітаксіяльнае нанясенне праводзіцца на падкладку з выкарыстаннем тэхналогіі CVD, і гэтая аснова ўяўляе сабой графітавую аснову з пакрыццём SiC (таксама вядомую як латок).
Графітавыя асновы з пакрыццём SiC звычайна выкарыстоўваюцца для падтрымкі і нагрэву монакрышталічных падкладак у абсталяванні для металаарганічнага хімічнага асаджэння з паравой фазы (MOCVD). Тэрмічная стабільнасць, тэрмічная аднастайнасць і іншыя параметры прадукцыйнасці графітавай асновы з пакрыццём SiC адыгрываюць вырашальную ролю ў якасці эпітаксіяльнага росту матэрыялу, таму яна з'яўляецца асноўным ключавым кампанентам абсталявання MOCVD.
Металарганічнае хімічнае асаджэнне з паравой фазы (MOCVD) з'яўляецца асноўнай тэхналогіяй эпітаксіяльнага росту плёнак GaN у сініх святлодыёдах. Яна мае такія перавагі, як прастата эксплуатацыі, кантраляваная хуткасць росту і высокая чысціня плёнак GaN. Як важны кампанент рэакцыйнай камеры абсталявання MOCVD, апорная аснова, якая выкарыстоўваецца для эпітаксіяльнага росту плёнак GaN, павінна мець такія перавагі, як высокая тэрмаўстойлівасць, аднастайная цеплаправоднасць, добрая хімічная стабільнасць, высокая ўстойлівасць да цеплавых удараў і г.д. Графіт можа адпавядаць вышэйзгаданым умовам.
Графітавая аснова, як адзін з асноўных кампанентаў абсталявання MOCVD, з'яўляецца носьбітам і награвальным целам падкладкі, што непасрэдна вызначае аднастайнасць і чысціню плёнкавага матэрыялу, таму яе якасць непасрэдна ўплывае на падрыхтоўку эпітаксіяльнага ліста, і ў той жа час, са павелічэннем колькасці выкарыстанняў і зменай умоў працы, яна вельмі лёгка зношваецца, належачы да расходных матэрыялаў.
Нягледзячы на выдатную цеплаправоднасць і стабільнасць, графіт з'яўляецца добрым кампанентам абсталявання MOCVD, але ў працэсе вытворчасці графіт будзе раз'ядаць парашок з-за рэшткаў каразійных газаў і металічных арганічных рэчываў, што значна скараціць тэрмін службы графітавай асновы. У той жа час, падаючы графітавы парашок будзе забруджваць стружку.
З'яўленне тэхналогіі пакрыццяў можа забяспечыць фіксацыю паверхневага парашка, палепшыць цеплаправоднасць і раўнамернае размеркаванне цяпла, што стала асноўнай тэхналогіяй для вырашэння гэтай праблемы. Графітавая аснова ў асяроддзі выкарыстання абсталявання MOCVD, паверхня графітавага пакрыцця павінна адпавядаць наступным характарыстыкам:
(1) Графітавая аснова можа быць цалкам абгорнута, і шчыльнасць добрая, інакш графітавая аснова лёгка падвяргаецца карозіі ў каразійным газе.
(2) Высокая трываласць спалучэння з графітавай асновай гарантуе, што пакрыццё не будзе лёгка адвальвацца пасля некалькіх цыклаў высокай і нізкай тэмпературы.
(3) Валодае добрай хімічнай стабільнасцю, каб пазбегнуць разбурэння пакрыцця пры высокай тэмпературы і агрэсіўнай атмасферы.
Карбід крэмнію (SiC) мае такія перавагі, як каразійная стойкасць, высокая цеплаправоднасць, устойлівасць да тэрмічных удараў і высокая хімічная стабільнасць, і можа добра працаваць у эпітаксіяльнай атмасферы GaN. Акрамя таго, каэфіцыент цеплавога пашырэння SiC вельмі мала адрозніваецца ад каэфіцыента графіту, таму SiC з'яўляецца пераважным матэрыялам для павярхоўнага пакрыцця графітавай асновы.
У цяперашні час распаўсюджаным тыпам SiC з'яўляецца ў асноўным 3C, 4H і 6H, і выкарыстанне розных тыпаў крышталяў SiC адрозніваецца. Напрыклад, 4H-SiC можа быць выкарыстаны для вырабу магутных прылад; 6H-SiC з'яўляецца найбольш стабільным і можа быць выкарыстаны для вырабу фотаэлектрычных прылад; з-за падобнай структуры да GaN, 3C-SiC можа быць выкарыстаны для стварэння эпітаксіяльнага пласта GaN і вытворчасці радыёчастотных прылад SiC-GaN. 3C-SiC таксама шырока вядомы як β-SiC, і важнае прымяненне β-SiC - гэта ў якасці плёнкавага і пакрывальнага матэрыялу, таму β-SiC у цяперашні час з'яўляецца асноўным матэрыялам для пакрыццяў.
Спосаб атрымання пакрыцця з карбіду крэмнію
У цяперашні час метады падрыхтоўкі пакрыццяў з карбіду крэмнію ў асноўным ўключаюць гель-золь, метад убудавання, метад нанясення пэндзлем, метад плазменнага напылення, метад хімічнай газавай рэакцыі (CVR) і метад хімічнага асаджэння з паравой фазы (CVD).
Спосаб убудавання:
Гэты метад уяўляе сабой від высокатэмпературнага цвёрдафазнага спякання, пры якім у якасці запаўняльніка ў асноўным выкарыстоўваецца сумесь парашка Si і парашка C, графітавая матрыца змяшчаецца ў запаўняльнік, а высокатэмпературнае спяканне праводзіцца ў інэртным газе, і ў выніку на паверхні графітавай матрыцы атрымліваецца пакрыццё SiC. Працэс просты, і спалучэнне паміж пакрыццём і падкладкай добрае, але аднастайнасць пакрыцця ўздоўж напрамку таўшчыні дрэнная, што лёгка прыводзіць да ўтварэння большай колькасці адтулін і нізкай устойлівасці да акіслення.
Метад нанясення пэндзлем:
Метад нанясення пакрыцця шчоткай у асноўным заключаецца ў нанясенні вадкай сыравіны шчоткай на паверхню графітавай матрыцы, а затым зацвярдзенні сыравіны пры пэўнай тэмпературы для падрыхтоўкі пакрыцця. Працэс просты і нізкі, але пакрыццё, атрыманае метадам нанясення шчоткай, мае слабую кансістэнцыю ў спалучэнні з падкладкай, дрэнная аднастайнасць пакрыцця, тонкасць пакрыцця і нізкую ўстойлівасць да акіслення, таму для паляпшэння стану патрэбныя іншыя метады.
Метад плазменнага напылення:
Метад плазменнага напылення ў асноўным заключаецца ў нанясенні расплаўленых або напаўрасплаўленых сыравін на паверхню графітавай матрыцы з дапамогай плазменнай гарматы, а затым іх зацвярдзенні і злучэнні з утварэннем пакрыцця. Метад просты ў выкарыстанні і дазваляе атрымаць адносна шчыльнае пакрыццё з карбіду крэмнію, але пакрыццё з карбіду крэмнію, атрыманае гэтым метадам, часта занадта слабае і прыводзіць да нізкай устойлівасці да акіслення, таму яго звычайна выкарыстоўваюць для падрыхтоўкі кампазітнага пакрыцця з карбіду крэмнію для паляпшэння якасці пакрыцця.
Гель-золь-метад:
Метад гель-золь у асноўным заключаецца ў падрыхтоўцы аднастайнага і празрыстага зольнага раствора, які пакрывае паверхню матрыцы, высыхання да ўтварэння геля і наступнага спякання для атрымання пакрыцця. Гэты метад просты ў выкарыстанні і недарагі, але атрыманае пакрыццё мае некаторыя недахопы, такія як нізкая ўстойлівасць да тэрмічных удараў і лёгкае расколванне, таму яно не можа быць шырока выкарыстана.
Хімічная газавая рэакцыя (ХГР):
CVR у асноўным стварае пакрыццё SiC, выкарыстоўваючы парашок Si і SiO2 для атрымання пары SiO пры высокай тэмпературы, і на паверхні падложкі з матэрыялу C адбываецца шэраг хімічных рэакцый. Пакрыццё SiC, атрыманае гэтым метадам, цесна звязана з падложкай, але тэмпература рэакцыі вышэйшая, а кошт вышэйшы.
Хімічнае асаджэнне з паравой фазы (CVD):
У цяперашні час CVD з'яўляецца асноўнай тэхналогіяй падрыхтоўкі пакрыццяў SiC на паверхні падкладкі. Асноўны працэс заключаецца ў серыі фізічных і хімічных рэакцый газафазнага рэагента на паверхні падкладкі, і, нарэшце, пакрыццё SiC атрымліваюць шляхам нанясення на паверхню падкладкі. Пакрыццё SiC, атрыманае з дапамогай тэхналогіі CVD, шчыльна злучаецца з паверхняй падкладкі, што можа эфектыўна палепшыць устойлівасць да акіслення і абляцыйную стойкасць матэрыялу падкладкі, але час нанясення гэтага метаду большы, і рэакцыйны газ утрымлівае пэўныя таксічныя газы.
Рынкавая сітуацыя з графітавай асновай з пакрыццём SiC
Калі замежныя вытворцы пачалі працаваць на ранняй стадыі, яны мелі відавочнае лідэрства і высокую долю рынку. На міжнародным узроўні асноўнымі пастаўшчыкамі графітавага пакрыцця з карбідам крэмнію з'яўляюцца галандская Xycard, нямецкая SGL Carbon (SGL), японская Toyo Carbon, амерыканская MEMC і іншыя кампаніі, якія ў асноўным займаюць міжнародны рынак. Нягледзячы на тое, што Кітай прарваўся ў распрацоўцы ключавой тэхналогіі раўнамернага нарошчвання пакрыцця з карбіду крэмнію на паверхні графітавай матрыцы, высакаякасная графітавая матрыца ўсё яшчэ залежыць ад нямецкай SGL, японскай Toyo Carbon і іншых прадпрыемстваў, графітавая матрыца, якая пастаўляецца айчыннымі прадпрыемствамі, уплывае на тэрмін службы з-за цеплаправоднасці, модуля пругкасці, модуля цвёрдасці, дэфектаў рашоткі і іншых праблем з якасцю. Абсталяванне MOCVD не можа задаволіць патрабаванні да выкарыстання графітавага пакрыцця з карбідам крэмнію.
Паўправадніковая прамысловасць Кітая хутка развіваецца. Паступова павялічваецца хуткасць лакалізацыі абсталявання для эпітаксіяльнага пласціністага пласціністага пласціністага пласціністага пласціністага пласціністага пласціністага пласціністага крэмнію (MOCVD) і пашыраюцца іншыя тэхналагічныя сферы. Чакаецца, што рынак графітавай прадукцыі з пакрыццём SiC будзе хутка расці. Паводле папярэдніх прагнозаў галіны, аб'ём айчыннага рынку графітавай прадукцыі ў бліжэйшыя некалькі гадоў перавысіць 500 мільёнаў юаняў.
Графітавая аснова з пакрыццём SiC з'яўляецца асноўным кампанентам абсталявання для індустрыялізацыі паўправадніковых злучэнняў, авалоданне ключавой тэхналогіяй яе вытворчасці і вырабу, а таксама лакалізацыя ўсяго прамысловага ланцужка сыравіна-тэхналагічны працэс-абсталяванне мае вялікае стратэгічнае значэнне для забеспячэння развіцця паўправадніковай прамысловасці Кітая. Галіна айчыннай графітавай асновы з пакрыццём SiC квітнее, і якасць прадукцыі можа неўзабаве дасягнуць перадавога міжнароднага ўзроўню.
Час публікацыі: 24 ліпеня 2023 г.