In epitaksiale laach is in spesifike tinne film fan ien kristal dy't groeid wurdt op in wafersubstraat troch in epitaksiale proses; de substraatwafer en de epitaksiale film wurde kollektyf oantsjutten as in epitaksiale wafer. Under dizze produseart it groeien fan in epitaksiale laach fan silisiumkarbid op in geleidend silisiumkarbidsubstraat in homogene epitaksiale wafer fan silisiumkarbid, dy't fierder makke wurde kin ta krêftapparaten lykas Schottky-diodes, MOSFET's en IGBT's. It meast brûkte substraattype is it 4H-SiC-substraat.
Omdat praktysk alle apparaten makke wurde op epitaksiale lagen, hat de kwaliteit fan 'e epitaksiale laach in wichtige ynfloed op 'e prestaasjes fan it apparaat. De kwaliteit fan 'e epitaksiale laach wurdt lykwols beynfloede troch kristal- en substraatferwurking, wêrtroch't it op in kritysk punt yn 'e yndustry stiet en in wichtige rol spilet yn 'e ûntwikkeling dêrfan.
De primêre metoaden foar it tarieden fan epitaksiale lagen fan silisiumkarbid omfetsje: dampôfsetting; floeibere faze-epitaxy (LPE); molekulêre strielepitaxy (MBE); en gemyske dampôfsetting (CVD). Hjirûnder is gemyske dampôfsetting (CVD) de meast brûkte metoade foar homogene 4H-SiC-epitaxy. 4H-SiC CVD-epitaxy brûkt typysk CVD-apparatuer, dy't de kontinuïteit fan 'e 4H-SiC-kristalstruktuer ûnder hege groeitemperatueren garandearret.
Yn CVD-apparatuer kin it substraat net direkt op in metalen oerflak pleatst wurde of gewoan op in basis pleatst wurde foar epitaksiale ôfsetting, om't hjir ferskate ynfloedsfaktoaren by belutsen binne, lykas de rjochting fan 'e gasstream (horizontaal, fertikaal), temperatuer, druk, fiksaasje en fersmoarging troch ôfstjittende dieltsjes. Dêrom is in stipebasis nedich; it substraat wurdt op in bak pleatst, en epitaksiale ôfsetting wurdt dan op it substraat útfierd mei help fan CVD-technology. Dizze stipebasis is in SiC-coated grafytbasis.
As kearnkomponint hat it grafytsubstraat in hege spesifike sterkte en spesifike modulus, lykas goede termyske skok- en korrosjebestriding. Tidens de produksje is it grafyt lykwols ûnderwurpen oan korrosje en poeierfergieten troch korrosive gassen en oerbleaune organometallyske ferbiningen, wat de libbensdoer fan it substraat signifikant ferminderet. Tagelyk kin it fergiete grafytpoeier de chips fersmoargje. By de produksje fan epitaksiale wafers fan silisiumkarbid is it hieltyd dreger wurden om te foldwaan oan de hieltyd strangere easken foar grafytmaterialen, wat har ûntwikkeling en praktyske tapassing slim beheind. Dêrtroch,coatingtechnologyas oplossing ûntstien is.
Foardielen fan SiC-coatings yn 'e healgeleideryndustry
De fysike en gemyske eigenskippen fan coatings moatte foldwaan oan strange easken foar hege temperatuer- en korrosjebestriding, om't dizze direkt ynfloed hawwe op 'e produktopbringst en libbensdoer. SiC-materiaal hat hege sterkte, hege hurdens, in lege termyske útwreidingskoëffisjint en poerbêste termyske geliedingsfermogen, wêrtroch it in kritysk struktureel en healgeleidermateriaal foar hege temperatuer is. As it tapast wurdt op grafytsubstraten, omfetsje de foardielen:
1) SiC is korrosjebestindich en kin it grafytsubstraat folslein ynkapselje. De hege tichtheid foarkomt skea troch korrosive gassen.
2) SiC hat hege termyske geliedingsfermogen en sterke bondingsterkte mei it grafytsubstraat, wêrtroch't de coating yntakt bliuwt, sels nei werhelle syklusen fan hege en lege temperatueren.
3) SiC hat poerbêste gemyske stabiliteit, wêrtroch't coatingfalen yn korrosive atmosfearen mei hege temperatuer foarkomt.
Fierder fereaskje epitaksiale ovens makke fan ferskate materialen grafytbakken mei spesifike prestaasjespesifikaasjes. De termyske útwreidingskoëffisjint fan it grafytmateriaal moat kompatibel wêze mei de groeitemperatuer fan 'e epitaksiale oven. Bygelyks, om't de groeitemperatuer foar silisiumkarbidepitaksy heech is, binne bakken mei in hege mjitte fan termyske útwreidingskoëffisjint-oerienkomst fereaske. De termyske útwreidingskoëffisjint fan SiC ferskilt mar in bytsje fan dy fan grafyt, wêrtroch it it foarkarsmateriaal is foar it beklaaien fan it oerflak fan grafytsubstraten.
SiC bestiet yn meardere kristalfoarmen, wêrby't de meast foarkommende op it stuit 3C-, 4H- en 6H-typen binne, dy't elk ferskillende tapassingen tsjinje. Bygelyks, 4H-SiC wurdt brûkt om apparaten mei hege fermogen te meitsjen; 6H-SiC is it meast stabile en wurdt brûkt om opto-elektronyske apparaten te meitsjen; en 3C-SiC wurdt, fanwegen syn strukturele oerienkomst mei GaN, brûkt om epitaksiale lagen fan GaN te produsearjen foar de fabrikaazje fan SiC-GaN RF-apparaten. 3C-SiC wurdt ek wol β-SiC neamd. In wichtige tapassing fan β-SiC is as in tinne film- en coatingmateriaal; dêrtroch is β-SiC op it stuit it primêre materiaal dat brûkt wurdt foar coatings.
As in gewoane konsumpsjemateriaal yn 'e produksje fan healgeleiders, wurde SiC-coatings benammen brûkt yn prosessen lykas substraat tarieding, epitaksy, oksidaasje en diffúzje, etsen, en ionen ymplantaasje. De fysike en gemyske eigenskippen fan 'e coating moatte foldwaan oan strange easken foar hege temperatuerresistinsje en korrosjebestriding, om't dizze direkt ynfloed hawwe op 'e produktopbringst en libbensdoer. Dêrtroch is de tarieding fan SiC-coatings kritysk.
Proses foar it tarieden fan silisiumkarbidecoatings
Op it stuit omfetsje de primêre metoaden foar it tarieden fan SiC-coatings de sol-gel-metoade, de ynbêdingsmetoade, boarstelcoating, plasmaspuiten, gemyske dampreaksje (CVR), en gemyske dampôfsetting (CVD).
Ynbêdingsmetoade
Dizze metoade is in soarte fan hege-temperatuer fêste-stof sinterjen. It brûkt primêr in mingsel fan silisium (Si) poeier en koalstof (C) poeier as it ynbêdingspoeier. In grafytsubstraat wurdt pleatst yn it ynbêdingspoeier en sintere by hege temperatueren yn in inerte gasatmosfear, wêrby't úteinlik in SiC-coating op it oerflak fan it grafytsubstraat ûntstiet. Dizze metoade hat in ienfâldich proses en goede adhesion tusken de coating en it substraat; de coating fertoant lykwols minne uniformiteit lâns de dikterjochting en is gefoelich foar it ûntwikkeljen fan ferskate poaren, wat resulteart yn minne oksidaasjebestriding.
Borstelcoatingmetoade
De kwastcoatingmetoade omfettet primêr it oanbringen fan floeibere grûnstof op it oerflak fan it grafytsubstraat, folge troch it útharden fan it materiaal by in spesifike temperatuer om de coating te foarmjen. Dizze metoade is ienfâldich en kosteneffektyf; de resultearjende coating fertoant lykwols swakke hechting oan it substraat, minne uniformiteit, en is relatyf tin mei lege oksidaasjebestriding, wêrtroch oanfoljende metoaden nedich binne.
Plasma-spuitmetoade
De plasmaspuitmetoade omfettet it brûken fan in plasmagewear om smelte of healsmelte rau materiaal op it oerflak fan it grafytsubstraat te spuiten, dat dan stollet en bûn wurdt om in coating te foarmjen. Dizze metoade is ienfâldich te betsjinjen en kin relatyf tichte silisiumkarbidcoatings produsearje; de resultearjende coatings binne lykwols faak te tin, wat liedt ta minne oksidaasjebestriding. Dêrom wurdt it oer it algemien brûkt by de tarieding fan SiC-kompositcoatings om de coatingkwaliteit te ferbetterjen.
Gel-Sol-metoade
De gel-sol-metoade omfettet benammen it tarieden fan in unifoarme, transparante sol-oplossing om it substraatoerflak te beklaaien. Nei it droegjen ta in gel wurdt it materiaal sintere om de coating te foarmjen. Dizze metoade is ienfâldich te betsjinjen en relatyf goedkeap; de resultearjende coatings hawwe lykwols neidielen lykas lege termyske skokbestindigens en in oanstriid ta barsten, wat har wiidfersprate tapassing beheint.
Metoade foar gemyske dampreaksje (CVR)
CVR brûkt benammen Si- en SiO₂-poeders om SiO₂-damp te generearjen by hege temperatueren, wêrtroch in searje gemyske reaksjes op it oerflak fan it Si-substraat in SiC-coating ûntstiet. De SiC-coating dy't mei dizze metoade produsearre wurdt, hechtet strak oan it substraat; de reaksjetemperatuer is lykwols heech, en de kosten binne ek relatyf heech.
Gemyske dampôfsetting (CVD)
CVD is op it stuit de primêre technology foar it tarieden fan SiC-coatings op substraatoerflakken. It wichtichste proses omfettet in searje fysyk-gemyske reaksjes tusken gasfoarmige reaktanten en it substraatoerflak, wat úteinlik resulteart yn 'e ôfsetting fan in SiC-coating. SiC-coatings produsearre mei CVD-technology hechtsje strak oan it substraatoerflak en kinne de oksidaasjebestriding en ablaasjebestriding fan it substraatmateriaal effektyf ferbetterje; dizze metoade fereasket lykwols in relatyf lange ôfsettingstiid, en de reaksjegassen befetsje bepaalde giftige komponinten.
Trends yn SiC-coatings
SiC-coatings wurde benammen brûkt as konsumpsjemateriaal yn 'e produksje fan healgeleiders, mei wichtige prestaasjemetriken lykas coatinguniformiteit, termyske útwreidingskoëffisjint en termyske geliedingsfermogen. Hoewol't der in wichtige binnenlânske fraach is nei SiC-coatings yn Sina, is de technology noch ûnryp. Yn it bûtenlân is mar ien Amerikaansk bedriuw aktyf op dit mêd, en har produkten binne relatyf djoer.
Kristallen boatenbinne konsumpsjemateriaal dat brûkt wurdt yn epitaksiale produksje dy't SiC-coated grafyt kinne ferfange, hoewol it merkvolume lyts is. Folgjende is TaC-coated grafyt, dat bettere gemyske korrosjebestriding biedt as bleate grafyt of SiC-coated grafyt, mar it is ûnbetelber djoer en noch yn 'e iere stadia fan ûntwikkeling. Op it stuit binne ynlânske bedriuwen lykasLiufang semiconductor, Semicera, enVetek Semiconductorbinne dwaande mei R&D op dit mêd.
Pleatsingstiid: 20 maaie 2026