Epitaksa tavolo estas specifa unu-kristala maldika filmo kreskigita sur substrato de silicia karbido per epitaksa procezo; la substrata silicia karbido kaj la epitaksa filmo estas kolektive nomataj epitaksa silicia karbido. Inter ĉi tiuj, kreskigi silician karbidan epitaksa tavolon sur konduktiva silicia karbida substrato produktas homogenan silician karbidan epitaksa silician karbidon, kiu povas esti plue fabrikita en potencajn aparatojn kiel ekzemple Schottky-diodoj, MOSFET-oj kaj IGBT-oj. La plej vaste uzata substrata tipo estas la 4H-SiC-substrato.
Ĉar preskaŭ ĉiuj aparatoj estas fabrikitaj sur epitaksiaj tavoloj, la kvalito de la epitaksia tavolo havas signifan efikon sur la rendimento de la aparato. Tamen, la kvalito de la epitaksia tavolo estas influita de la kristala kaj substrata prilaborado, metante ĝin ĉe kritika momento en la industrio kaj ludante pivotan rolon en ĝia disvolviĝo.
La ĉefaj metodoj por prepari epitaksiajn tavolojn de siliciokarbido inkluzivas: vaporan demetadon; likvafazan epitaksion (LPE); molekulan faskan epitaksion (MBE); kaj kemian vaporan demetadon (CVD). Inter ĉi tiuj, kemia vapora demetado (CVD) estas la plej vaste uzata metodo por 4H-SiC homogena epitaksio. 4H-SiC CVD-epitaksio tipe uzas CVD-ekipaĵon, kiu certigas la kontinuecon de la 4H-SiC kristalstrukturo sub altaj kreskotemperaturoj.
En CVD-ekipaĵo, la substrato ne povas esti metita rekte sur metalan surfacon aŭ simple metita sur bazon por epitaksa deponado, ĉar tio implikas diversajn influajn faktorojn kiel ekzemple gasfluodirekto (horizontala, vertikala), temperaturo, premo, fiksado kaj poluado pro deĵetado de partikloj. Tial, subtena bazo estas necesa; la substrato estas metita sur pleton, kaj epitaksa deponado poste estas farita sur la substrato uzante CVD-teknologion. Ĉi tiu subtena bazo estas SiC-kovrita grafita bazo.
Kiel kerna komponanto, la grafita substrato havas altan specifan forton kaj specifan modulon, same kiel bonan reziston al termikaj ŝokoj kaj korodo. Tamen, dum produktado, la grafito estas submetita al korodo kaj pulvora defalo pro korodaj gasoj kaj restaj organometalaj kombinaĵoj, signife reduktante la servodaŭron de la substrato. Samtempe, la defalinta grafita pulvoro povas polui la ĉipojn. En la produktado de epitaksiaj oblatoj el silicia karbido, fariĝis ĉiam pli malfacile plenumi la ĉiam pli striktajn postulojn por grafitaj materialoj, grave limigante ilian disvolviĝon kaj praktikan aplikon. Sekve,tegaĵa teknologioaperis kiel solvo.
Avantaĝoj de SiC-tegaĵoj en la duonkondukta industrio
La fizikaj kaj kemiaj ecoj de tegaĵoj devas plenumi striktajn postulojn por alta temperaturo kaj korodrezisto, ĉar ĉi tiuj rekte influas la rendimenton kaj vivdaŭron de la produkto. SiC-materialo posedas altan forton, altan malmolecon, malaltan koeficienton de termika ekspansio kaj bonegan varmokonduktecon, igante ĝin kritika struktura kaj duonkondukta materialo por alttemperaturaj bezonoj. Kiam aplikite al grafitaj substratoj, ĝiaj avantaĝoj inkluzivas:
1) SiC estas korodorezista kaj povas plene enkapsuligi la grafitan substraton. Ĝia alta denseco malhelpas damaĝon de korodaj gasoj.
2) SiC havas altan varmokonduktecon kaj fortan ligforton kun la grafita substrato, certigante ke la tegaĵo restas sendifekta eĉ post ripetaj alt-malaltaj temperaturcikloj.
3) SiC posedas bonegan kemian stabilecon, malhelpante tegaĵfiaskon en alttemperaturaj, korodaj atmosferoj.
Krome, epitaksiaj fornoj faritaj el malsamaj materialoj postulas grafitajn pletojn kun specifaj funkciaj specifoj. La termika ekspansia koeficiento de la grafita materialo devas esti kongrua kun la kreskotemperaturo de la epitaksia forno. Ekzemple, ĉar la kreskotemperaturo por silicia karbida epitaksio estas alta, pletoj kun alta grado de kongruigo de termika ekspansia koeficiento estas necesaj. La termika ekspansia koeficiento de SiC tre malmulte diferencas de tiu de grafito, igante ĝin la preferata materialo por tegi la surfacon de grafitaj substratoj.
SiC ekzistas en pluraj kristalaj formoj, kun la plej oftaj nuntempe estante 3C, 4H, kaj 6H tipoj, ĉiu servante malsamajn aplikojn. Ekzemple, 4H-SiC estas uzata por fabriki alt-potencajn aparatojn; 6H-SiC estas la plej stabila kaj estas uzata por fabriki optoelektronikaj aparatoj; kaj 3C-SiC, pro sia struktura simileco al GaN, estas uzata por produkti GaN-epitaksajn tavolojn por la fabrikado de SiC-GaN RF-aparatoj. 3C-SiC ankaŭ estas ofte nomata β-SiC. Ŝlosila apliko de β-SiC estas kiel maldika filmo kaj tegaĵa materialo; sekve, β-SiC estas nuntempe la ĉefa materialo uzata por tegaĵoj.
Kiel ofta konsumaĵo en duonkonduktaĵa produktado, SiC-tegaĵoj estas ĉefe uzataj en procezoj kiel substrata preparado, epitaksio, oksidado kaj difuzo, gravurado, kaj jona implantado. La fizikaj kaj kemiaj ecoj de la tegaĵo devas plenumi striktajn postulojn por alt-temperatura rezisto kaj korodrezisto, ĉar ĉi tiuj rekte influas la produktorendimenton kaj vivdaŭron. Sekve, la preparado de SiC-tegaĵoj estas kritika.
Procezo por Preparado de Siliciokarbidaj Tegaĵoj
Nuntempe, la ĉefaj metodoj por preparado de SiC-tegaĵoj inkluzivas la sol-ĝelan metodon, la enkorpigan metodon, brostegaĵon, plasmoŝprucadon, kemian vaporreakcion (CVR), kaj kemian vapordemetadon (CVD).
Enkorpiga Metodo
Ĉi tiu metodo estas tipo de alt-temperatura solidstata sintrado. Ĝi ĉefe uzas miksaĵon de silicio (Si) pulvoro kaj karbono (C) pulvoro kiel la enkorpigan pulvoron. Grafita substrato estas metita en la enkorpigan pulvoron kaj sinterita je altaj temperaturoj en inerta gasa atmosfero, finfine formante SiC-tegaĵon sur la surfaco de la grafita substrato. Ĉi tiu metodo havas simplan procezon kaj bonan adheron inter la tegaĵo kaj la substrato; tamen, la tegaĵo montras malbonan homogenecon laŭ la dikecodirekto kaj emas evoluigi multajn porojn, rezultante en malbona oksidiĝa rezisto.
Brosa Tegaĵa Metodo
La broskoviga metodo ĉefe implikas apliki likvan krudmaterialon al la surfaco de la grafita substrato, sekvata de hardado de la materialo je specifa temperaturo por formi la tegaĵon. Ĉi tiu metodo estas simpla kaj kostefika; tamen, la rezulta tegaĵo montras malfortan adheron al la substrato, malbonan homogenecon, kaj estas relative maldika kun malalta oksidiĝa rezisto, necesigante suplementajn metodojn.
Metodo de Plasma Ŝprucado
La plasmoŝpruca metodo implikas uzi plasmopafilon por ŝpruci fanditan aŭ duonfanditan krudmaterialon sur la surfacon de la grafita substrato, kiu poste solidiĝas kaj ligiĝas por formi tegaĵon. Ĉi tiu metodo estas simpla por uzi kaj povas produkti relative densajn siliciokarbidajn tegaĵojn; tamen, la rezultantaj tegaĵoj ofte estas tro maldikaj, kondukante al malbona oksidiĝa rezisto. Tial, ĝi estas ĝenerale uzata en la preparado de SiC-kompozitaj tegaĵoj por plibonigi la tegaĵkvaliton.
Gel-Sol Metodo
La ĝel-sola metodo ĉefe implikas la preparadon de unuforma, travidebla solsolvaĵo por kovri la substratan surfacon. Post sekiĝo en ĝelon, la materialo estas sinterigita por formi la tegaĵon. Ĉi tiu metodo estas simpla por uzi kaj relative malmultekosta; tamen, la rezultantaj tegaĵoj suferas de malavantaĝoj kiel malalta termika ŝokrezisto kaj tendenco fendiĝi, limigante ilian vastan aplikon.
Metodo de Kemia Vapora Reakcio (KVR)
CVR ĉefe uzas Si kaj SiO₂ pulvorojn por generi SiO₂ vaporon je altaj temperaturoj, ekigante serion da kemiaj reakcioj sur la surfaco de la Si substrato por formi SiC-tegaĵon. La SiC-tegaĵo produktita per ĉi tiu metodo forte ligiĝas al la substrato; tamen, la reakcia temperaturo estas alta, kaj la kosto ankaŭ estas relative alta.
Kemia Vapora Deponado (KVD)
KVD estas nuntempe la ĉefa teknologio por prepari SiC-tegaĵojn sur substrataj surfacoj. La ĉefa procezo implikas serion de fizik-kemiaj reakcioj inter gasaj reakciantoj kaj la substrata surfaco, finfine rezultante en la deponado de SiC-tegaĵo. SiC-tegaĵoj produktitaj per KVD-teknologio forte ligiĝas al la substrata surfaco kaj povas efike plibonigi la oksidigan reziston kaj ablacian reziston de la substrata materialo; tamen, ĉi tiu metodo postulas relative longan deponan tempon, kaj la reakciaj gasoj enhavas certajn toksajn komponantojn.
Tendencoj en SiC-tegaĵoj
SiC-tegaĵoj estas ĉefe uzataj kiel konsumaĵoj en duonkonduktaĵa fabrikado, kun ŝlosilaj rendimentaj metrikoj inkluzive de tega homogeneco, koeficiento de termika ekspansio kaj varmokondukteco. Kvankam ekzistas signifa hejma postulo por SiC-tegaĵoj en Ĉinio, la teknologio restas nematura. Eksterlande, nur unu usona kompanio funkcias en ĉi tiu kampo, kaj ĝiaj produktoj estas relative multekostaj.
Kristalaj boatojestas konsumaĵoj uzataj en epitaksia produktado, kiuj povas anstataŭigi SiC-kovritan grafiton, kvankam la merkata volumeno estas malgranda. Sekve estas TaC-kovrita grafito, kiu ofertas pli bonan kemian korodreziston ol nuda grafito aŭ SiC-kovrita grafito, sed ĝi estas tro multekosta kaj ankoraŭ en la fruaj stadioj de disvolviĝo. Nuntempe, hejmaj kompanioj kiel ekzempleLiufang duonkonduktaĵo, Semicera, kajVetek Semikonduktaĵookupiĝas pri esplorado kaj disvolvado en ĉi tiu kampo.
Afiŝtempo: 20-a de majo 2026