Les bases en graphite revêtues de SiC sont couramment utilisées pour supporter et chauffer les substrats monocristallins dans les équipements de dépôt chimique en phase vapeur organométallique (MOCVD). La stabilité thermique, l'uniformité thermique et d'autres paramètres de performance de la base en graphite revêtue de SiC jouent un rôle déterminant dans la qualité de la croissance épitaxiale du matériau ; c'est donc un composant clé des équipements MOCVD.
Lors de la fabrication de plaquettes, des couches épitaxiales sont ensuite construites sur certains substrats afin de faciliter la fabrication des dispositifs. Les dispositifs électroluminescents LED classiques nécessitent la préparation de couches épitaxiales de GaAs sur des substrats de silicium. La couche épitaxiale de SiC est développée sur un substrat conducteur de SiC pour la construction de dispositifs tels que SBD, MOSFET, etc., destinés à des applications haute tension, courant élevé et autres applications de puissance. La couche épitaxiale de GaN est construite sur un substrat de SiC semi-isolé pour la construction de transistors à effet de champ (HEMT) et d'autres dispositifs destinés à des applications RF telles que les communications. Ce procédé est indissociable de l'équipement CVD.
Dans l'équipement CVD, le substrat ne peut pas être placé directement sur le métal ni simplement sur un support pour le dépôt épitaxial, car cela implique des facteurs tels que le flux de gaz (horizontal, vertical), la température, la pression, la fixation, le décapage des polluants et d'autres facteurs. Il est donc nécessaire d'utiliser un support, puis de placer le substrat sur le disque, puis d'utiliser la technologie CVD pour effectuer le dépôt épitaxial sur le substrat, qui est une base en graphite revêtue de SiC (également appelée plateau).
Les bases en graphite revêtues de SiC sont couramment utilisées pour supporter et chauffer les substrats monocristallins dans les équipements de dépôt chimique en phase vapeur organométallique (MOCVD). La stabilité thermique, l'uniformité thermique et d'autres paramètres de performance de la base en graphite revêtue de SiC jouent un rôle déterminant dans la qualité de la croissance épitaxiale du matériau ; c'est donc un composant clé des équipements MOCVD.
Le dépôt chimique en phase vapeur (MOCVD) est la technologie dominante pour la croissance épitaxiale de films de GaN dans les LED bleues. Il présente les avantages d'une utilisation simple, d'une vitesse de croissance contrôlable et d'une grande pureté des films de GaN. En tant que composant important de la chambre de réaction de l'équipement MOCVD, le support utilisé pour la croissance épitaxiale des films de GaN doit présenter les avantages suivants : résistance aux hautes températures, conductivité thermique uniforme, bonne stabilité chimique, forte résistance aux chocs thermiques, etc. Le graphite répond à ces exigences.
En tant que l'un des composants principaux de l'équipement MOCVD, la base en graphite est le support et le corps chauffant du substrat, qui détermine directement l'uniformité et la pureté du matériau du film, de sorte que sa qualité affecte directement la préparation de la feuille épitaxiale, et en même temps, avec l'augmentation du nombre d'utilisations et le changement des conditions de travail, il est très facile à porter, appartenant aux consommables.
Bien que le graphite présente une excellente conductivité thermique et une excellente stabilité, il constitue un atout majeur comme composant de base des équipements MOCVD. Cependant, lors de la production, il corrode la poudre en raison des résidus de gaz corrosifs et de composés organiques métalliques, ce qui réduit considérablement sa durée de vie. Parallèlement, la chute de poudre de graphite pollue la puce.
L'émergence des technologies de revêtement permet de fixer la poudre en surface, d'améliorer la conductivité thermique et d'égaliser la répartition de la chaleur, ce qui est devenu la principale technologie pour résoudre ce problème. Dans les environnements d'utilisation des équipements MOCVD, le revêtement de surface à base de graphite doit répondre aux caractéristiques suivantes :
(1) La base en graphite peut être entièrement enveloppée et la densité est bonne, sinon la base en graphite est facile à corroder dans le gaz corrosif.
(2) La résistance de la combinaison avec la base en graphite est élevée pour garantir que le revêtement ne tombe pas facilement après plusieurs cycles à haute et basse température.
(3) Il a une bonne stabilité chimique pour éviter la défaillance du revêtement à haute température et dans une atmosphère corrosive.
Le SiC présente les avantages suivants : résistance à la corrosion, conductivité thermique élevée, résistance aux chocs thermiques et stabilité chimique élevée. Il est également adapté à une atmosphère épitaxiale de GaN. De plus, son coefficient de dilatation thermique diffère peu de celui du graphite, ce qui en fait le matériau privilégié pour le revêtement de surface des substrats en graphite.
Actuellement, le SiC le plus courant est principalement de type 3C, 4H et 6H, et les utilisations du SiC varient selon les types de cristaux. Par exemple, le 4H-SiC permet de fabriquer des dispositifs de forte puissance ; le 6H-SiC est le plus stable et permet de fabriquer des dispositifs photoélectriques ; et grâce à sa structure similaire à celle du GaN, le 3C-SiC peut être utilisé pour produire des couches épitaxiales de GaN et des dispositifs RF SiC-GaN. Le 3C-SiC est également connu sous le nom de β-SiC, et il est fréquemment utilisé comme matériau de film et de revêtement. Il est donc actuellement le principal matériau de revêtement.
Date de publication : 4 août 2023