Nā ʻāpana Semiconductor - kumu graphite i uhi ʻia me SiC

Hoʻohana pinepine ʻia nā kumu graphite i uhi ʻia me ka SiC e kākoʻo a hoʻomehana i nā substrates kristal hoʻokahi i nā lako hoʻokaʻawale kemika metala-organic (MOCVD). ʻO ke kūpaʻa wela, ke ʻano like o ka wela a me nā ʻano hana ʻē aʻe o ke kumu graphite i uhi ʻia me ka SiC e pāʻani i kahi kuleana koʻikoʻi i ka maikaʻi o ka ulu ʻana o nā mea epitaxial, no laila ʻo ia ke ʻāpana koʻikoʻi o nā lako MOCVD.

I ke kaʻina hana o ka hana wafer, kūkulu hou ʻia nā papa epitaxial ma luna o kekahi mau substrates wafer e hoʻomaʻamaʻa i ka hana ʻana o nā hāmeʻa. Pono nā hāmeʻa hoʻomālamalama LED maʻamau e hoʻomākaukau i nā papa epitaxial o GaAs ma nā substrates silicon; Hoʻoulu ʻia ka papa epitaxial SiC ma luna o ka substrate conductive SiC no ke kūkulu ʻana i nā hāmeʻa e like me SBD, MOSFET, a pēlā aku, no ke ana kiʻekiʻe, ke au kiʻekiʻe a me nā noi mana ʻē aʻe; Kūkulu ʻia ka papa epitaxial GaN ma luna o ka substrate SiC semi-insulated e kūkulu hou aku iā HEMT a me nā hāmeʻa ʻē aʻe no nā noi RF e like me ke kamaʻilio ʻana. ʻAʻole hiki ke hoʻokaʻawale ʻia kēia kaʻina hana mai nā lako CVD.

I loko o nā lako CVD, ʻaʻole hiki ke kau pololei ʻia ke substrate ma luna o ka metala a i ʻole ke kau wale ʻia ma luna o ke kumu no ka waiho ʻana o ka epitaxial, no ka mea, pili ia i ke kahe kinoea (ʻaoʻao, kū pololei), ka mahana, ke kaomi, ka hoʻopaʻa ʻana, ka hoʻokahe ʻana i nā mea haumia a me nā ʻano ʻē aʻe o nā mea hoʻohuli. No laila, pono kahi kumu, a laila kau ʻia ke substrate ma ka diski, a laila hana ʻia ka waiho ʻana o ka epitaxial ma luna o ka substrate me ka hoʻohana ʻana i ka ʻenehana CVD, a ʻo kēia kumu ka SiC coated graphite base (ʻike ʻia hoʻi ʻo ka tray).

Hoʻohana pinepine ʻia nā kumu graphite i uhi ʻia me ka SiC e kākoʻo a hoʻomehana i nā substrates kristal hoʻokahi i nā lako hoʻokaʻawale kemika metala-organic (MOCVD). ʻO ke kūpaʻa wela, ke ʻano like o ka wela a me nā ʻano hana ʻē aʻe o ke kumu graphite i uhi ʻia me ka SiC e pāʻani i kahi kuleana koʻikoʻi i ka maikaʻi o ka ulu ʻana o nā mea epitaxial, no laila ʻo ia ke ʻāpana koʻikoʻi o nā lako MOCVD.

ʻO ka Metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD) ka ʻenehana nui no ka ulu ʻana o nā kiʻiʻoniʻoni GaN epitaxial i loko o ka LED polū. Loaʻa iā ia nā pono o ka hana maʻalahi, ka wikiwiki ulu hiki ke hoʻomalu ʻia a me ka maʻemaʻe kiʻekiʻe o nā kiʻiʻoniʻoni GaN. Ma ke ʻano he ʻāpana koʻikoʻi i loko o ke keʻena pane o nā lako MOCVD, pono ke kumu hāpai i hoʻohana ʻia no ka ulu ʻana o ka kiʻiʻoniʻoni GaN e loaʻa nā pono o ke kūpaʻa wela kiʻekiʻe, ka conductivity thermal like, ke kūpaʻa kemika maikaʻi, ke kūpaʻa haʻalulu thermal ikaika, a me nā mea ʻē aʻe. Hiki i ka mea graphite ke hoʻokō i nā kūlana i luna.

Ma ke ʻano he hoʻokahi o nā ʻāpana koʻikoʻi o nā lako MOCVD, ʻo ke kumu graphite ka mea lawe a me ke kino hoʻomehana o ka substrate, ka mea e hoʻoholo pololei ai i ka like a me ka maʻemaʻe o ka mea kiʻiʻoniʻoni, no laila e pili pono ana kona ʻano i ka hoʻomākaukau ʻana o ka pepa epitaxial, a i ka manawa like, me ka hoʻonui ʻia o ka nui o nā hoʻohana a me ka loli ʻana o nā kūlana hana, he maʻalahi loa ke komo, no nā mea hoʻopau.

ʻOiai he conductivity thermal maikaʻi loa a me ke kūpaʻa o ka graphite, he pono maikaʻi kona ma ke ʻano he ʻāpana kumu o nā lako MOCVD, akā i ke kaʻina hana, e pala ka graphite i ka pauka ma muli o ke koena o nā kinoea palaho a me nā mea metala organik, a e hoʻemi nui ʻia ke ola lawelawe o ke kumu graphite. I ka manawa like, ʻo ka pauka graphite e hāʻule ana e hoʻohaumia i ka chip.

ʻO ka puka ʻana mai o ka ʻenehana uhi ʻana hiki ke hāʻawi i ka hoʻopaʻa ʻana o ka pauka ʻili, hoʻonui i ka conductivity thermal, a hoʻohālikelike i ka hoʻolaha wela, ka mea i lilo i ʻenehana nui e hoʻoponopono ai i kēia pilikia. ʻO ke kumu graphite i ke kaiapuni hoʻohana lako MOCVD, pono e hoʻokō ka uhi ʻili kumu graphite i nā ʻano penei:

(1) Hiki ke ʻōwili piha ʻia ke kumu graphite, a maikaʻi ka nui, inā ʻaʻole e maʻalahi ka palaho ʻana o ke kumu graphite i loko o ke kinoea palaho.

(2) Kiʻekiʻe ka ikaika o ka hui pū ʻana me ke kumu graphite e hōʻoia i ka maʻalahi o ka hāʻule ʻana o ka uhi ma hope o kekahi mau pōʻaiapuni wela kiʻekiʻe a me ka mahana haʻahaʻa.

(3) He kūpaʻa kemika maikaʻi kona e pale aku ai i ka hāʻule ʻana o ka uhi ʻana i ka mahana kiʻekiʻe a me ka lewa ʻino.

Loaʻa iā SiC nā pono o ke kūpaʻa ʻana i ka pala, ke alakaʻi wela kiʻekiʻe, ke kūpaʻa haʻalulu wela a me ke kūpaʻa kemika kiʻekiʻe, a hiki ke hana maikaʻi i ka lewa epitaxial GaN. Eia kekahi, ʻokoʻa iki ka coefficient hoʻonui wela o SiC mai ko graphite, no laila ʻo SiC ka mea makemake nui ʻia no ka uhi ʻana o ka ʻili o ke kumu graphite.

I kēia manawa, ʻo ke ʻano SiC maʻamau he 3C, 4H a me 6H, a ʻokoʻa ka hoʻohana ʻana o SiC i nā ʻano kristal like ʻole. No ka laʻana, hiki i ka 4H-SiC ke hana i nā mea hana mana kiʻekiʻe; ʻO 6H-SiC ka mea paʻa loa a hiki ke hana i nā mea hana photoelectric; Ma muli o kona ʻano like me GaN, hiki ke hoʻohana ʻia ka 3C-SiC e hana i ka papa epitaxial GaN a hana i nā mea hana SiC-GaN RF. Ua ʻike nui ʻia ʻo 3C-SiC ʻo β-SiC, a ʻo kahi hoʻohana koʻikoʻi o β-SiC ma ke ʻano he kiʻiʻoniʻoni a me ka mea uhi, no laila ʻo β-SiC i kēia manawa ka mea nui no ka uhi ʻana.

Ke ʻano hana no ka hoʻomākaukau ʻana i ka uhi silicon carbide

I kēia manawa, ʻo nā ʻano hoʻomākaukau no ka uhi ʻana o SiC e komo pū me ke ʻano gel-sol, ke ʻano hoʻokomo, ke ʻano uhi pulumu, ke ʻano pīpī plasma, ke ʻano hana kinoea kemika (CVR) a me ke ʻano waiho ʻana o ka mahu kemika (CVD).

ʻAno hoʻokomo:

ʻO ke ʻano hana he ʻano sintering pae paʻa wela kiʻekiʻe, kahi e hoʻohana nui ai i ka hui ʻana o ka pauka Si a me ka pauka C ma ke ʻano he pauka hoʻokomo, waiho ʻia ka matrix graphite i loko o ka pauka hoʻokomo, a lawe ʻia ka sintering wela kiʻekiʻe i loko o ke kinoea inert, a ʻo ka hope loa ua loaʻa ka uhi SiC ma luna o ka ʻili o ka matrix graphite. He maʻalahi ke kaʻina hana a maikaʻi ka hui pū ʻana ma waena o ka uhi a me ka substrate, akā ʻaʻole maikaʻi ka like ʻana o ka uhi ma ke kuhikuhi mānoanoa, kahi maʻalahi e hana i nā lua hou a alakaʻi i ka pale ʻana i ka oxidation maikaʻi ʻole.

ʻAno hana uhi palaki:

ʻO ke ʻano o ka uhi ʻana o ka pulumu, ʻo ia ke pulumu ʻana i ka mea maka wai ma luna o ka matrix graphite, a laila hoʻōla i ka mea maka ma kahi mahana e hoʻomākaukau ai i ka uhi ʻana. He maʻalahi ke kaʻina hana a he haʻahaʻa ke kumukūʻai, akā nāwaliwali ka uhi i hoʻomākaukau ʻia e ke ʻano uhi pulumu i ka hui pū ʻana me ka substrate, ʻaʻole like ka uhi ʻana, lahilahi ka uhi a haʻahaʻa ke kūpaʻa oxidation, a pono nā ʻano hana ʻē aʻe e kōkua iā ia.

ʻAno pīpī plasma:

ʻO ke ʻano pīpī plasma, ʻo ia ke pīpī ʻana i nā mea maka i hoʻoheheʻe ʻia a i ʻole i hoʻoheheʻe hapa ʻia ma luna o ka ʻili o ka matrix graphite me kahi pū plasma, a laila paʻa a hoʻopaʻa ʻia e hana i kahi uhi. He maʻalahi ke ʻano hana a hiki ke hoʻomākaukau i kahi uhi silicon carbide mānoanoa, akā ʻo ka uhi silicon carbide i hoʻomākaukau ʻia e ke ʻano he nāwaliwali loa ia a alakaʻi i ka pale ʻana i ka oxidation nāwaliwali, no laila hoʻohana maʻamau ʻia no ka hoʻomākaukau ʻana o ka uhi composite SiC e hoʻomaikaʻi i ka maikaʻi o ka uhi.

ʻAno hana gel-sol:

ʻO ke ʻano gel-sol ka mea nui e hoʻomākaukau i kahi hopena sol like a moakaka e uhi ana i ka ʻili o ka matrix, e hoʻomaloʻo ana i loko o kahi gel a laila sintering e loaʻa ai kahi uhi. He maʻalahi kēia ʻano hana e hana a haʻahaʻa ke kumukūʻai, akā ʻo ka uhi i hana ʻia he mau hemahema e like me ke kūpaʻa haʻalulu wela haʻahaʻa a me ka maʻalahi o ka haki ʻana, no laila ʻaʻole hiki ke hoʻohana nui ʻia.

Ka Hana Kinoea Kemika (CVR):

Hoʻopuka nui ʻo CVR i ka uhi SiC ma ka hoʻohana ʻana i ka pauka Si a me SiO2 e hoʻopuka i ka mahu SiO ma ke ana wela kiʻekiʻe, a hana ʻia kekahi mau hopena kemika ma luna o ka ʻili o ka substrate mea C. Hoʻopili pono ʻia ka uhi SiC i hoʻomākaukau ʻia e kēia ʻano hana i ka substrate, akā ʻoi aku ke kiʻekiʻe o ka mahana o ka hopena a ʻoi aku ke kiʻekiʻe o ke kumukūʻai.

Ka Waiho ʻana o ka mahu kemika (CVD):

I kēia manawa, ʻo CVD ka ʻenehana nui no ka hoʻomākaukau ʻana i ka uhi SiC ma luna o ka ʻili substrate. ʻO ke kaʻina hana nui he moʻo o nā hopena kino a me ke kemika o ka mea reactant pae kinoea ma luna o ka ʻili substrate, a ʻo ka hope loa, ua hoʻomākaukau ʻia ka uhi SiC ma ka waiho ʻana ma luna o ka ʻili substrate. Hoʻopili pono ʻia ka uhi SiC i hoʻomākaukau ʻia e ka ʻenehana CVD i ka ʻili o ka substrate, hiki ke hoʻomaikaʻi maikaʻi i ke kūpaʻa oxidation a me ke kūpaʻa ablative o ka mea substrate, akā ʻoi aku ka lōʻihi o ka manawa waiho ʻana o kēia ʻano hana, a he kinoea ʻawahia kekahi kinoea.

ʻO ke kūlana mākeke o ke kumu graphite i uhi ʻia ʻo SiC

I ka wā i hoʻomaka mua ai nā mea hana haole, ua loaʻa iā lākou kahi alakaʻi maopopo a me kahi māhele mākeke kiʻekiʻe. Ma ka honua holoʻokoʻa, ʻo nā mea hoʻolako nui o ke kumu graphite i uhi ʻia ʻo SiC ʻo Dutch Xycard, Kelemania SGL Carbon (SGL), Iapana Toyo Carbon, ʻAmelika Hui Pū ʻIa MEMC a me nā ʻoihana ʻē aʻe, ka mea e noho nui ana i ka mākeke honua. ʻOiai ua uhaʻi ʻo Kina i ka ʻenehana koʻikoʻi o ka ulu like ʻana o ka uhi ʻana o SiC ma luna o ka matrix graphite, ke hilinaʻi nei ka matrix graphite kiʻekiʻe i ka Kelemania SGL, Iapana Toyo Carbon a me nā ʻoihana ʻē aʻe, ʻo ka matrix graphite i hāʻawi ʻia e nā ʻoihana kūloko e hoʻopilikia i ke ola lawelawe ma muli o ka conductivity thermal, elastic modulus, rigid modulus, lattice defects a me nā pilikia maikaʻi ʻē aʻe. ʻAʻole hiki i nā lako MOCVD ke hoʻokō i nā koi o ka hoʻohana ʻana i ke kumu graphite i uhi ʻia ʻo SiC.

Ke ulu wikiwiki nei ka ʻoihana semiconductor o Kina, me ka piʻi mālie ʻana o ka helu localization lako epitaxial MOCVD, a me ka hoʻonui ʻana o nā noi hana ʻē aʻe, e manaʻo ʻia e ulu wikiwiki ka mākeke huahana kumu graphite i uhi ʻia ʻo SiC i ka wā e hiki mai ana. Wahi a nā kuhi mua o ka ʻoihana, e ʻoi aku ka mākeke kumu graphite kūloko ma mua o 500 miliona yuan i nā makahiki e hiki mai ana.

ʻO ke kumu graphite i uhi ʻia me ka SiC ka ʻāpana koʻikoʻi o nā lako hana ʻoihana semiconductor hui, ʻo ka hoʻokele ʻana i ka ʻenehana koʻikoʻi o kāna hana ʻana a me ka hana ʻana, a me ka hoʻomaopopo ʻana i ka localization o ke kaulahao ʻoihana mea maka-hana-lako holoʻokoʻa he mea nui loa ia no ka hōʻoia ʻana i ka hoʻomohala ʻana o ka ʻoihana semiconductor o Kina. Ke ulu nui nei ke kahua o ke kumu graphite i uhi ʻia me ka SiC kūloko, a hiki i ka maikaʻi o ka huahana ke hiki koke i ka pae holomua honua.