SiC-päällystettyjä grafiittialustoja käytetään yleisesti yksittäisten kidealustojen tukemiseen ja lämmittämiseen metalli-orgaanisessa kemiallisessa höyrypinnoitusmenetelmässä (MOCVD). SiC-päällystetyn grafiittialustan lämpöstabiilisuus, lämpötasaisuus ja muut suorituskykyparametrit ovat ratkaisevia epitaksiaalisen materiaalin kasvun laadun kannalta, joten se on MOCVD-laitteiden keskeinen osa.
Kiekkojen valmistusprosessissa joillekin kiekkoalustoille rakennetaan edelleen epitaksiaalikerroksia laitteiden valmistuksen helpottamiseksi. Tyypillisissä LED-valoa emittoivissa laitteissa on valmistettava GaAs-epitaksiaalikerroksia piialustoille; piikarbidiepitaksiaalikerros kasvatetaan johtavalle piikarbidi-alustalle SBD- ja MOSFET-tyyppisten laitteiden jne. rakentamiseksi suurjännite-, suurvirta- ja muihin tehosovelluksiin; GaN-epitaksiaalikerros rakennetaan puolieristetylle piikarbidi-alustalle HEMT- ja muiden RF-sovellusten, kuten tietoliikenteen, laitteiden edelleen rakentamiseksi. Tämä prosessi on erottamaton CVD-laitteista.
CVD-laitteessa substraattia ei voida asettaa suoraan metallille tai yksinkertaisesti alustalle epitaksiaalista pinnoitusta varten, koska siihen liittyy kaasun virtaus (vaakasuora, pystysuora), lämpötila, paine, kiinnitys, epäpuhtauksien irtoaminen ja muut vaikuttavat tekijät. Siksi on välttämätöntä käyttää alustaa, asettaa alusta levylle ja sitten käyttää CVD-tekniikkaa epitaksiaaliseen pinnoitukseen substraatille, joka on piikarbidipäällysteinen grafiittialusta (tunnetaan myös nimellä alusta).
SiC-päällystettyjä grafiittialustoja käytetään yleisesti yksittäisten kidealustojen tukemiseen ja lämmittämiseen metalli-orgaanisessa kemiallisessa höyrypinnoitusmenetelmässä (MOCVD). SiC-päällystetyn grafiittialustan lämpöstabiilisuus, lämpötasaisuus ja muut suorituskykyparametrit ovat ratkaisevia epitaksiaalisen materiaalin kasvun laadun kannalta, joten se on MOCVD-laitteiden keskeinen osa.
Metalli-orgaaninen kemiallinen höyrypinnoitus (MOCVD) on valtavirtatekniikka GaN-kalvojen epitaksiaaliseen kasvatukseen sinisissä LEDeissä. Sen etuna on yksinkertainen käyttö, hallittava kasvunopeus ja GaN-kalvojen korkea puhtaus. MOCVD-laitteiden reaktiokammion tärkeänä komponenttina GaN-kalvon epitaksiaaliseen kasvatukseen käytettävän laakerialustan on oltava kestävä korkean lämpötilan, tasaisen lämmönjohtavuuden, hyvän kemiallisen stabiilisuuden ja vahvan lämmönshokin kestävyyden ansiota. Grafiittimateriaali voi täyttää edellä mainitut ehdot.
Yhtenä MOCVD-laitteiden ydinkomponenttina grafiittipohja toimii substraatin kantajana ja lämmityselementtinä, mikä määrää suoraan kalvomateriaalin tasaisuuden ja puhtauden. Siksi sen laatu vaikuttaa suoraan epitaksiaalisen levyn valmistukseen. Samalla käyttökertojen määrän ja työolosuhteiden muuttuessa sitä on erittäin helppo käyttää ja se kuuluu kulutustavaroihin.
Vaikka grafiitilla on erinomainen lämmönjohtavuus ja stabiilius, sillä on hyvät mahdollisuudet MOCVD-laitteiden peruskomponenttina, mutta tuotantoprosessissa grafiitti syövyttää jauhetta syövyttävien kaasujen ja metallisten orgaanisten yhdisteiden jäämien vuoksi, mikä lyhentää grafiittipohjan käyttöikää huomattavasti. Samalla putoava grafiittijauhe aiheuttaa sirulle saastumista.
Pinnoitustekniikan kehittyminen voi varmistaa jauheen kiinnittymisen pintaan, parantaa lämmönjohtavuutta ja tasaistaa lämmönjakoa, mikä on tullut tärkeimmäksi teknologiaksi tämän ongelman ratkaisemiseksi. Grafiittipohjaisen MOCVD-laitteiden käyttöympäristössä grafiittipohjaisen pinnoitteen on täytettävä seuraavat ominaisuudet:
(1) Grafiittipohja voidaan kääriä kokonaan ja tiheys on hyvä, muuten grafiittipohja syövyttää helposti syövyttävää kaasua.
(2) Yhdistelmälujuus grafiittipohjan kanssa on korkea, jotta pinnoite ei irtoa helposti useiden korkean ja matalan lämpötilan syklien jälkeen.
(3) Sillä on hyvä kemiallinen stabiilius, jotta vältetään pinnoitteen rikkoutuminen korkeissa lämpötiloissa ja syövyttävissä olosuhteissa.
Piikarbidilla on etunaan korroosionkestävyys, korkea lämmönjohtavuus, lämmönshokkikestävyys ja korkea kemiallinen stabiilius, ja se toimii hyvin GaN-epitaksiaalisessa ilmakehässä. Lisäksi piikarbidin lämpölaajenemiskerroin eroaa hyvin vähän grafiitin lämpölaajenemiskertoimesta, joten piikarbidi on ensisijainen materiaali grafiittipohjaisten pintojen pinnoittamiseen.
Tällä hetkellä yleinen piikarbidi (SiC) on pääasiassa 3C-, 4H- ja 6H-tyyppiä, ja eri kidetyyppien piikarbidin käyttötarkoitukset vaihtelevat. Esimerkiksi 4H-SiC:llä voidaan valmistaa suuritehoisia laitteita; 6H-SiC on vakain ja sillä voidaan valmistaa valosähköisiä laitteita; GaN:n kanssa samankaltaisen rakenteensa vuoksi 3C-SiC:tä voidaan käyttää GaN-epitaksiaalikerroksen ja SiC-GaN RF-laitteiden valmistukseen. 3C-SiC tunnetaan myös nimellä β-SiC, ja β-SiC:n tärkeä käyttö on kalvo- ja pinnoitemateriaalina, joten β-SiC on tällä hetkellä tärkein pinnoitemateriaali.
Julkaisun aika: 04.08.2023