Ang epitaxial layer usa ka espesipikong single-crystal thin film nga gipatubo sa usa ka wafer substrate pinaagi sa epitaxial process; ang substrate wafer ug ang epitaxial film gitawag nga epitaxial wafer. Lakip niini, ang pagpatubo og silicon carbide epitaxial layer sa usa ka conductive silicon carbide substrate nagpatungha og homogenous silicon carbide epitaxial wafer, nga mahimong dugang nga himoon nga mga power device sama sa Schottky diodes, MOSFETs, ug IGBTs. Ang labing kaylap nga gigamit nga tipo sa substrate mao ang 4H-SiC substrate.
Tungod kay halos tanang mga aparato gihimo sa mga epitaxial layer, ang kalidad sa epitaxial layer adunay dakong epekto sa performance sa aparato. Bisan pa, ang kalidad sa epitaxial layer naimpluwensyahan sa pagproseso sa kristal ug substrate, nga nagbutang niini sa usa ka kritikal nga tungtongan sa industriya ug nagdula og hinungdanon nga papel sa pag-uswag niini.
Ang mga pangunang pamaagi sa pag-andam sa silicon carbide epitaxial layers naglakip sa: vapor deposition; liquid phase epitaxy (LPE); molecular beam epitaxy (MBE); ug chemical vapor deposition (CVD). Lakip niini, ang chemical vapor deposition (CVD) mao ang labing kaylap nga gigamit nga pamaagi para sa 4H-SiC homogeneous epitaxy. Ang 4H-SiC CVD epitaxy kasagarang naggamit og CVD equipment, nga nagsiguro sa pagpadayon sa 4H-SiC crystal structure ubos sa taas nga temperatura sa pagtubo.
Sa mga kagamitan sa CVD, ang substrate dili mahimong ibutang direkta sa ibabaw sa metal nga nawong o ibutang lang sa base para sa epitaxial deposition, tungod kay kini naglambigit sa lain-laing mga hinungdan nga makaimpluwensya sama sa direksyon sa pag-agos sa gas (horizontal, vertical), temperatura, presyur, fixation, ug kontaminasyon gikan sa mga shedding particle. Busa, gikinahanglan ang usa ka support base; ang substrate ibutang sa usa ka tray, ug ang epitaxial deposition dayon himuon sa substrate gamit ang teknolohiya sa CVD. Kini nga support base usa ka SiC-coated graphite base.
Isip usa ka kinauyokan nga sangkap, ang graphite substrate adunay taas nga espesipikong kusog ug espesipikong modulus, ingon man maayo nga thermal shock ug resistensya sa corrosion. Bisan pa, sa panahon sa produksiyon, ang graphite dali nga madaot ug matangtang ang pulbos tungod sa mga corrosive gas ug nahabilin nga organometallic compound, nga nagpamenos pag-ayo sa kinabuhi sa substrate. Sa samang higayon, ang shed graphite powder mahimong makahugaw sa mga chips. Sa produksiyon sa silicon carbide epitaxial wafers, nagkalisod na ang pagtuman sa mas estrikto nga mga kinahanglanon alang sa mga materyales sa graphite, nga naglimite sa ilang pag-uswag ug praktikal nga aplikasyon. Tungod niini,teknolohiya sa pagtabonmitumaw isip usa ka solusyon.
Mga Kaayohan sa SiC Coatings sa Industriya sa Semiconductor
Ang pisikal ug kemikal nga mga kabtangan sa mga coatings kinahanglan nga makatuman sa estrikto nga mga kinahanglanon alang sa resistensya sa taas nga temperatura ug kaagnasan, tungod kay kini direktang makaapekto sa ani ug kinabuhi sa produkto. Ang materyal nga SiC adunay taas nga kusog, taas nga katig-a, ubos nga coefficient sa thermal expansion, ug maayo kaayo nga thermal conductivity, nga naghimo niini nga usa ka kritikal nga materyal nga istruktura ug semiconductor nga taas ang temperatura. Kung gamiton sa mga substrate sa graphite, ang mga bentaha niini naglakip sa:
1) Ang SiC dili daling madaot sa taya ug hingpit nga makatabon sa graphite substrate. Ang taas nga densidad niini makapugong sa kadaot gikan sa mga gas nga makadaot.
2) Ang SiC adunay taas nga thermal conductivity ug kusog nga bonding strength sa graphite substrate, nga nagsiguro nga ang coating magpabilin nga wala madaot bisan human sa balik-balik nga high-low temperature cycles.
3) Ang SiC adunay maayo kaayong kemikal nga kalig-on, nga makapugong sa pagkapakyas sa coating sa taas nga temperatura, makadaot nga mga atmospera.
Dugang pa, ang mga epitaxial furnace nga hinimo sa lain-laing mga materyales nanginahanglan og mga graphite tray nga adunay espesipikong mga detalye sa performance. Ang thermal expansion coefficient sa graphite material kinahanglan nga mohaom sa temperatura sa pagtubo sa epitaxial furnace. Pananglitan, tungod kay taas ang temperatura sa pagtubo para sa silicon carbide epitaxy, gikinahanglan ang mga tray nga adunay taas nga degree sa thermal expansion coefficient matching. Ang thermal expansion coefficient sa SiC gamay ra kaayo og kalainan sa graphite, nga naghimo niini nga mas gipalabi nga materyal para sa pag-coat sa nawong sa mga graphite substrates.
Ang SiC anaa sa daghang mga porma sa kristal, diin ang labing komon karon mao ang 3C, 4H, ug 6H nga mga tipo, nga ang matag usa nagsilbi sa lainlaing mga aplikasyon. Pananglitan, ang 4H-SiC gigamit sa paghimo og mga high-power device; ang 6H-SiC mao ang labing lig-on ug gigamit sa paghimo og mga optoelectronic device; ug ang 3C-SiC, tungod sa pagkaparehas sa istruktura niini sa GaN, gigamit sa paghimo og mga epitaxial layer sa GaN alang sa paghimo og mga SiC-GaN RF device. Ang 3C-SiC kasagarang gitawag usab nga β-SiC. Usa ka hinungdanon nga aplikasyon sa β-SiC mao ang ingon usa ka manipis nga film ug materyal sa pag-coat; busa, ang β-SiC karon ang panguna nga materyal nga gigamit alang sa mga coating.
Isip usa ka komon nga konsumo sa produksiyon sa semiconductor, ang SiC coatings gigamit panguna sa mga proseso sama sa pag-andam sa substrate, epitaxy, oxidation ug diffusion, etching, ug ion implantation. Ang pisikal ug kemikal nga mga kabtangan sa coating kinahanglan nga makatuman sa estrikto nga mga kinahanglanon alang sa resistensya sa taas nga temperatura ug resistensya sa kaagnasan, tungod kay kini direktang makaapekto sa ani ug kinabuhi sa produkto. Busa, ang pag-andam sa SiC coatings hinungdanon.
Proseso sa Pag-andam sa Silicon Carbide Coatings
Sa pagkakaron, ang mga pangunang pamaagi sa pag-andam sa SiC coatings naglakip sa sol-gel method, embedding method, brush coating, plasma spraying, chemical vapor reaction (CVR), ug chemical vapor deposition (CVD).
Pamaagi sa Pag-embed
Kini nga pamaagi usa ka klase sa high-temperature solid-state sintering. Kini naggamit ug sinagol nga silicon (Si) powder ug carbon (C) powder isip embedding powder. Usa ka graphite substrate ang gibutang sulod sa embedding powder ug gi-sinter sa taas nga temperatura sa inert gas atmosphere, nga sa katapusan nagporma ug SiC coating sa ibabaw sa graphite substrate. Kini nga pamaagi adunay yano nga proseso ug maayong adhesion tali sa coating ug sa substrate; bisan pa, ang coating nagpakita ug dili maayo nga uniformity subay sa direksyon sa gibag-on ug dali nga molambo ang daghang mga pores, nga moresulta sa dili maayo nga oxidation resistance.
Pamaagi sa Pagtabon sa Brush
Ang pamaagi sa brush coating naglambigit sa pag-apply sa likido nga hilaw nga materyal sa ibabaw sa graphite substrate, gisundan sa pagpauga sa materyal sa usa ka piho nga temperatura aron maporma ang coating. Kini nga pamaagi yano ug barato; bisan pa, ang resulta nga coating nagpakita og huyang nga pagtapot sa substrate, dili maayo nga pagkaparehas, ug medyo nipis nga adunay ubos nga resistensya sa oksihenasyon, nga nanginahanglan dugang nga mga pamaagi.
Pamaagi sa Pag-spray sa Plasma
Ang pamaagi sa pag-spray sa plasma naglakip sa paggamit og plasma gun aron i-spray ang tinunaw o semi-tinunaw nga hilaw nga materyales ngadto sa ibabaw sa graphite substrate, nga unya mogahi ug motapot aron maporma ang usa ka coating. Kini nga pamaagi sayon gamiton ug makahimo og medyo dasok nga silicon carbide coatings; bisan pa, ang resulta nga mga coatings kasagaran nipis kaayo, nga mosangpot sa dili maayo nga resistensya sa oksihenasyon. Busa, kini kasagarang gigamit sa pag-andam sa SiC composite coatings aron mapaayo ang kalidad sa coating.
Pamaagi sa Gel-Sol
Ang pamaagi sa gel-sol nag-una nga naglambigit sa pag-andam og parehas ug transparent nga solusyon sa sol aron itabon sa ibabaw sa substrate. Human mamala ug mahimong gel, ang materyal gi-sinter aron maporma ang coating. Kini nga pamaagi sayon gamiton ug medyo barato; bisan pa, ang resulta nga mga coating adunay mga disbentaha sama sa ubos nga resistensya sa thermal shock ug usa ka tendensya nga mabuak, nga naglimite sa ilang kaylap nga aplikasyon.
Pamaagi sa Reaksiyon sa Kemikal nga Abog (CVR)
Ang CVR pangunang naggamit sa Si ug SiO₂ nga mga pulbos aron makamugna og alisngaw sa SiO₂ sa taas nga temperatura, nga magpahinabo sa sunod-sunod nga mga reaksiyon sa kemikal sa ibabaw sa Si substrate aron maporma ang usa ka SiC coating. Ang SiC coating nga gihimo niini nga pamaagi hugot nga motapot sa substrate; bisan pa, ang temperatura sa reaksyon taas, ug ang gasto medyo taas usab.
Kemikal nga Pagdeposito sa Aheng (CVD)
Ang CVD mao karon ang pangunang teknolohiya sa pag-andam sa SiC coatings sa mga ibabaw sa substrate. Ang pangunang proseso naglambigit sa sunod-sunod nga mga reaksiyon sa pisiko-kemikal tali sa mga gaseous reactant ug sa ibabaw sa substrate, nga sa katapusan moresulta sa pagdeposito sa SiC coating. Ang mga SiC coatings nga gihimo sa teknolohiya sa CVD hugot nga motapot sa ibabaw sa substrate ug epektibong makapauswag sa resistensya sa oksihenasyon ug resistensya sa ablation sa materyal sa substrate; bisan pa, kini nga pamaagi nanginahanglan og medyo taas nga oras sa deposition, ug ang mga gas sa reaksyon adunay pipila ka makahilong mga sangkap.
Mga Uso sa SiC Coatings
Ang mga SiC coatings kasagarang gigamit isip mga consumable sa paggama sa semiconductor, nga ang mga importanteng sukdanan sa performance naglakip sa coating uniformity, coefficient of thermal expansion, ug thermal conductivity. Samtang adunay dakong panginahanglan sa China alang sa SiC coatings sa sulod sa nasud, ang teknolohiya wala pa hingpit nga naugmad. Sa gawas sa nasud, usa ra ka kompanya sa US ang naglihok niini nga natad, ug ang mga produkto niini medyo mahal.
Mga sakayan nga kristalmga consumable nga gigamit sa epitaxial production nga makapuli sa SiC-coated graphite, bisan gamay ra ang gidaghanon sa merkado. Sunod mao ang TaC-coated graphite, nga nagtanyag og mas maayong resistensya sa kemikal nga kaagnasan kaysa bare graphite o SiC-coated graphite, apan kini mahal kaayo ug naa pa sa sayong mga yugto sa pag-uswag. Sa pagkakaron, ang mga lokal nga kompanya sama saLiufang semiconductor, Semicera, ugVetek Semiconductornalambigit sa R&D niining natad.
Oras sa pag-post: Mayo-20-2026