Las bases de grafito recubiertas de SiC se utilizan habitualmente para soportar y calentar sustratos monocristalinos en equipos de deposición química de vapor metalorgánico (MOCVD). La estabilidad térmica, la uniformidad térmica y otros parámetros de rendimiento de la base de grafito recubierta de SiC desempeñan un papel decisivo en la calidad del crecimiento del material epitaxial, por lo que constituyen un componente clave de los equipos MOCVD.
En el proceso de fabricación de obleas, se depositan capas epitaxiales sobre algunos sustratos para facilitar la fabricación de dispositivos. Los dispositivos LED típicos requieren la preparación de capas epitaxiales de GaAs sobre sustratos de silicio; la capa epitaxial de SiC se cultiva sobre el sustrato conductor de SiC para la fabricación de dispositivos como SBD, MOSFET, etc., para aplicaciones de alta tensión, alta corriente y otras aplicaciones de potencia; la capa epitaxial de GaN se deposita sobre el sustrato semi-aislado de SiC para la fabricación de HEMT y otros dispositivos para aplicaciones de radiofrecuencia, como las comunicaciones. Este proceso es inseparable del equipo CVD.
En el equipo CVD, el sustrato no se puede colocar directamente sobre el metal ni simplemente sobre una base para la deposición epitaxial, ya que intervienen factores como el flujo de gas (horizontal y vertical), la temperatura, la presión, la fijación, la liberación de contaminantes y otros aspectos. Por lo tanto, es necesario utilizar una base, colocar el sustrato sobre el disco y, posteriormente, aplicar la tecnología CVD para la deposición epitaxial sobre el sustrato, que consiste en una base de grafito recubierta de SiC (también conocida como bandeja).
Las bases de grafito recubiertas de SiC se utilizan habitualmente para soportar y calentar sustratos monocristalinos en equipos de deposición química de vapor metalorgánico (MOCVD). La estabilidad térmica, la uniformidad térmica y otros parámetros de rendimiento de la base de grafito recubierta de SiC desempeñan un papel decisivo en la calidad del crecimiento del material epitaxial, por lo que constituyen un componente clave de los equipos MOCVD.
La deposición química de vapor metalorgánico (MOCVD) es la tecnología principal para el crecimiento epitaxial de películas de GaN en LED azules. Ofrece ventajas como un funcionamiento sencillo, una velocidad de crecimiento controlable y películas de GaN de alta pureza. Como componente importante en la cámara de reacción del equipo MOCVD, la base de soporte utilizada para el crecimiento epitaxial de la película de GaN debe poseer resistencia a altas temperaturas, conductividad térmica uniforme, buena estabilidad química y alta resistencia al choque térmico. El grafito cumple con estas condiciones.
Como uno de los componentes principales de los equipos MOCVD, la base de grafito es el soporte y el elemento calefactor del sustrato, lo que determina directamente la uniformidad y la pureza del material de la película, por lo que su calidad afecta directamente a la preparación de la lámina epitaxial y, al mismo tiempo, con el aumento del número de usos y el cambio de las condiciones de trabajo, se desgasta con mucha facilidad, por lo que se considera un consumible.
Si bien el grafito posee una excelente conductividad térmica y estabilidad, lo que le confiere una gran ventaja como componente base en equipos MOCVD, durante el proceso de producción, el grafito corroe el polvo debido a los residuos de gases corrosivos y compuestos orgánicos metálicos, reduciendo considerablemente la vida útil de la base de grafito. Asimismo, el polvo de grafito que cae puede contaminar el chip.
La aparición de la tecnología de recubrimiento permite la fijación del polvo superficial, mejora la conductividad térmica y uniformiza la distribución del calor, convirtiéndose así en la principal tecnología para resolver este problema. En el entorno de uso de equipos MOCVD con base de grafito, el recubrimiento superficial de la base de grafito debe cumplir las siguientes características:
(1) La base de grafito puede estar completamente envuelta y la densidad es buena, de lo contrario la base de grafito es fácil de corroer en el gas corrosivo.
(2) La fuerza de combinación con la base de grafito es alta para asegurar que el recubrimiento no se desprenda fácilmente después de varios ciclos de alta y baja temperatura.
(3) Tiene buena estabilidad química para evitar fallas en el recubrimiento en atmósferas corrosivas y de alta temperatura.
El SiC presenta ventajas como resistencia a la corrosión, alta conductividad térmica, resistencia al choque térmico y alta estabilidad química, y funciona bien en atmósferas epitaxiales de GaN. Además, su coeficiente de dilatación térmica difiere muy poco del del grafito, por lo que el SiC es el material preferido para el recubrimiento superficial de bases de grafito.
Actualmente, el SiC común es principalmente de tipo 3C, 4H y 6H, y sus usos varían según el tipo de cristal. Por ejemplo, el 4H-SiC se puede utilizar para fabricar dispositivos de alta potencia; el 6H-SiC es el más estable y se puede utilizar para fabricar dispositivos fotoeléctricos; debido a su estructura similar al GaN, el 3C-SiC se puede utilizar para producir capas epitaxiales de GaN y fabricar dispositivos de RF de SiC-GaN. El 3C-SiC también se conoce comúnmente como β-SiC, y uno de sus usos más importantes es como material de recubrimiento y película, por lo que actualmente es el material principal para recubrimientos.
Fecha de publicación: 4 de agosto de 2023