Οι βάσεις γραφίτη με επικάλυψη SiC χρησιμοποιούνται συνήθως για την υποστήριξη και τη θέρμανση μονοκρυσταλλικών υποστρωμάτων σε εξοπλισμό εναπόθεσης μεταλλικών οργανικών ατμών (MOCVD). Η θερμική σταθερότητα, η θερμική ομοιομορφία και άλλες παράμετροι απόδοσης της βάσης γραφίτη με επικάλυψη SiC παίζουν καθοριστικό ρόλο στην ποιότητα της επιταξιακής ανάπτυξης υλικού, επομένως αποτελεί το βασικό συστατικό του εξοπλισμού MOCVD.
Κατά τη διαδικασία κατασκευής πλακιδίων (wafer), επιταξιακά στρώματα κατασκευάζονται περαιτέρω σε ορισμένα υποστρώματα πλακιδίων για να διευκολυνθεί η κατασκευή συσκευών. Οι τυπικές συσκευές εκπομπής φωτός LED πρέπει να προετοιμάζουν επιταξιακά στρώματα GaAs σε υποστρώματα πυριτίου. Το επιταξιακό στρώμα SiC αναπτύσσεται στο αγώγιμο υπόστρωμα SiC για την κατασκευή συσκευών όπως SBD, MOSFET κ.λπ., για εφαρμογές υψηλής τάσης, υψηλού ρεύματος και άλλες εφαρμογές ισχύος. Το επιταξιακό στρώμα GaN κατασκευάζεται σε ημιμονωμένο υπόστρωμα SiC για την περαιτέρω κατασκευή HEMT και άλλων συσκευών για εφαρμογές RF, όπως η επικοινωνία. Αυτή η διαδικασία είναι αδιαχώριστη από τον εξοπλισμό CVD.
Στον εξοπλισμό CVD, το υπόστρωμα δεν μπορεί να τοποθετηθεί απευθείας στο μέταλλο ή απλώς να τοποθετηθεί σε μια βάση για επιταξιακή εναπόθεση, επειδή περιλαμβάνει τη ροή αερίου (οριζόντια, κάθετη), τη θερμοκρασία, την πίεση, τη στερέωση, την αποβολή ρύπων και άλλες πτυχές των παραγόντων επιρροής. Επομένως, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθεί μια βάση και στη συνέχεια να τοποθετηθεί το υπόστρωμα στον δίσκο και στη συνέχεια να χρησιμοποιηθεί η τεχνολογία CVD για επιταξιακή εναπόθεση στο υπόστρωμα, το οποίο είναι η βάση γραφίτη με επικάλυψη SiC (γνωστή και ως δίσκος).
Οι βάσεις γραφίτη με επικάλυψη SiC χρησιμοποιούνται συνήθως για την υποστήριξη και τη θέρμανση μονοκρυσταλλικών υποστρωμάτων σε εξοπλισμό εναπόθεσης μεταλλικών οργανικών ατμών (MOCVD). Η θερμική σταθερότητα, η θερμική ομοιομορφία και άλλες παράμετροι απόδοσης της βάσης γραφίτη με επικάλυψη SiC παίζουν καθοριστικό ρόλο στην ποιότητα της επιταξιακής ανάπτυξης υλικού, επομένως αποτελεί το βασικό συστατικό του εξοπλισμού MOCVD.
Η εναπόθεση μεταλλο-οργανικών χημικών ατμών (MOCVD) είναι η κύρια τεχνολογία για την επιταξιακή ανάπτυξη μεμβρανών GaN σε μπλε LED. Έχει τα πλεονεκτήματα της απλής λειτουργίας, του ελεγχόμενου ρυθμού ανάπτυξης και της υψηλής καθαρότητας μεμβρανών GaN. Ως σημαντικό συστατικό στον θάλαμο αντίδρασης του εξοπλισμού MOCVD, η βάση ρουλεμάν που χρησιμοποιείται για την επιταξιακή ανάπτυξη μεμβρανών GaN πρέπει να έχει τα πλεονεκτήματα της αντοχής σε υψηλή θερμοκρασία, της ομοιόμορφης θερμικής αγωγιμότητας, της καλής χημικής σταθερότητας, της ισχυρής αντοχής σε θερμικό σοκ κ.λπ. Το υλικό γραφίτη μπορεί να πληροί τις παραπάνω προϋποθέσεις.
Ως ένα από τα βασικά συστατικά του εξοπλισμού MOCVD, η βάση γραφίτη είναι ο φορέας και το θερμαντικό σώμα του υποστρώματος, το οποίο καθορίζει άμεσα την ομοιομορφία και την καθαρότητα του υλικού φιλμ, επομένως η ποιότητά της επηρεάζει άμεσα την προετοιμασία του επιταξιακού φύλλου και ταυτόχρονα, με την αύξηση του αριθμού των χρήσεων και την αλλαγή των συνθηκών εργασίας, είναι πολύ εύκολο να φορεθεί, που ανήκει στα αναλώσιμα.
Αν και ο γραφίτης έχει εξαιρετική θερμική αγωγιμότητα και σταθερότητα, έχει ένα καλό πλεονέκτημα ως βασικό συστατικό του εξοπλισμού MOCVD, αλλά κατά τη διαδικασία παραγωγής, ο γραφίτης θα διαβρώσει τη σκόνη λόγω των υπολειμμάτων διαβρωτικών αερίων και μεταλλικών οργανικών ουσιών, και η διάρκεια ζωής της βάσης γραφίτη θα μειωθεί σημαντικά. Ταυτόχρονα, η πτώση της σκόνης γραφίτη θα προκαλέσει ρύπανση στο τσιπ.
Η εμφάνιση της τεχνολογίας επίστρωσης μπορεί να προσφέρει στερέωση επιφανειακής σκόνης, να ενισχύσει τη θερμική αγωγιμότητα και να εξισορροπήσει την κατανομή θερμότητας, η οποία έχει γίνει η κύρια τεχνολογία για την επίλυση αυτού του προβλήματος. Η βάση γραφίτη στο περιβάλλον χρήσης εξοπλισμού MOCVD, η επιφανειακή επίστρωση βάσης γραφίτη πρέπει να πληροί τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:
(1) Η βάση γραφίτη μπορεί να τυλιχτεί πλήρως και η πυκνότητα είναι καλή, διαφορετικά η βάση γραφίτη είναι εύκολο να διαβρωθεί στο διαβρωτικό αέριο.
(2) Η αντοχή του συνδυασμού με τη βάση γραφίτη είναι υψηλή για να διασφαλιστεί ότι η επίστρωση δεν θα πέσει εύκολα μετά από αρκετούς κύκλους υψηλής και χαμηλής θερμοκρασίας.
(3) Έχει καλή χημική σταθερότητα για να αποφύγει την αστοχία της επίστρωσης σε υψηλή θερμοκρασία και διαβρωτική ατμόσφαιρα.
Το SiC έχει τα πλεονεκτήματα της αντοχής στη διάβρωση, της υψηλής θερμικής αγωγιμότητας, της αντοχής σε θερμικά σοκ και της υψηλής χημικής σταθερότητας, και μπορεί να λειτουργήσει καλά σε επιταξιακή ατμόσφαιρα GaN. Επιπλέον, ο συντελεστής θερμικής διαστολής του SiC διαφέρει ελάχιστα από αυτόν του γραφίτη, επομένως το SiC είναι το προτιμώμενο υλικό για την επιφανειακή επίστρωση βάσης γραφίτη.
Προς το παρόν, το κοινό SiC είναι κυρίως τύπου 3C, 4H και 6H, και οι χρήσεις του SiC σε διαφορετικούς τύπους κρυστάλλων είναι διαφορετικές. Για παράδειγμα, το 4H-SiC μπορεί να κατασκευάσει συσκευές υψηλής ισχύος. Το 6H-SiC είναι το πιο σταθερό και μπορεί να κατασκευάσει φωτοηλεκτρικές συσκευές. Λόγω της παρόμοιας δομής του με το GaN, το 3C-SiC μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή επιταξιακής στρώσης GaN και την κατασκευή συσκευών SiC-GaN RF. Το 3C-SiC είναι επίσης γνωστό ως β-SiC, και μια σημαντική χρήση του β-SiC είναι ως υλικό μεμβράνης και επικάλυψης, επομένως το β-SiC είναι επί του παρόντος το κύριο υλικό για επικάλυψη.
Ώρα δημοσίευσης: 04 Αυγούστου 2023