Կիսահաղորդչային մասեր՝ SiC ծածկույթով գրաֆիտային հիմքով

SiC պատված գրաֆիտային հիմքերը լայնորեն օգտագործվում են մետաղ-օրգանական քիմիական գոլորշու նստեցման (MOCVD) սարքավորումներում միաբյուրեղային հիմքերը պահելու և տաքացնելու համար: SiC պատված գրաֆիտային հիմքի ջերմային կայունությունը, ջերմային միատարրությունը և այլ աշխատանքային պարամետրերը որոշիչ դեր են խաղում էպիտաքսիալ նյութի աճի որակի մեջ, ուստի այն MOCVD սարքավորումների հիմնական բաղադրիչն է:

Վաֆլիների արտադրության գործընթացում որոշ վաֆլի հիմքերի վրա հետագայում կառուցվում են էպիտաքսիալ շերտեր՝ սարքերի արտադրությունը հեշտացնելու համար: Տիպիկ LED լույս արձակող սարքերը պետք է պատրաստեն GaAs-ի էպիտաքսիալ շերտեր սիլիցիումային հիմքերի վրա. SiC էպիտաքսիալ շերտը աճեցվում է հաղորդիչ SiC հիմքի վրա՝ բարձր լարման, բարձր հոսանքի և այլ հզորության կիրառությունների համար նախատեսված SBD, MOSFET և այլն նման սարքեր կառուցելու համար. GaN էպիտաքսիալ շերտը կառուցվում է կիսամեկուսացված SiC հիմքի վրա՝ HEMT և այլ սարքեր RF կիրառությունների, ինչպիսիք են կապը, հետագա կառուցելու համար: Այս գործընթացը անբաժանելի է CVD սարքավորումներից:

CVD սարքավորումներում հիմքը չի կարող ուղղակիորեն տեղադրվել մետաղի վրա կամ պարզապես տեղադրվել հիմքի վրա՝ էպիտաքսիալ նստեցման համար, քանի որ դա ներառում է գազի հոսք (հորիզոնական, ուղղահայաց), ջերմաստիճան, ճնշում, ֆիքսացիա, աղտոտիչների արտանետում և ազդեցության այլ գործոններ: Հետևաբար, անհրաժեշտ է օգտագործել հիմք, այնուհետև հիմքը տեղադրել սկավառակի վրա, ապա օգտագործել CVD տեխնոլոգիան՝ հիմքի վրա էպիտաքսիալ նստեցման համար, որը SiC ծածկույթով գրաֆիտային հիմք է (հայտնի է նաև որպես սկուտեղ):

SiC պատված գրաֆիտային հիմքերը լայնորեն օգտագործվում են մետաղ-օրգանական քիմիական գոլորշու նստեցման (MOCVD) սարքավորումներում միաբյուրեղային հիմքերը պահելու և տաքացնելու համար: SiC պատված գրաֆիտային հիմքի ջերմային կայունությունը, ջերմային միատարրությունը և այլ աշխատանքային պարամետրերը որոշիչ դեր են խաղում էպիտաքսիալ նյութի աճի որակի մեջ, ուստի այն MOCVD սարքավորումների հիմնական բաղադրիչն է:

Մետաղաօրգանական քիմիական գոլորշու նստեցումը (MOCVD) կապույտ LED-ում GaN թաղանթների էպիտաքսիալ աճի հիմնական տեխնոլոգիան է: Այն ունի պարզ շահագործման, կառավարելի աճի արագության և GaN թաղանթների բարձր մաքրության առավելությունները: Որպես MOCVD սարքավորումների ռեակցիայի խցիկի կարևոր բաղադրիչ, GaN թաղանթի էպիտաքսիալ աճի համար օգտագործվող կրող հիմքը պետք է ունենա բարձր ջերմաստիճանային դիմադրության, միատարր ջերմահաղորդականության, լավ քիմիական կայունության, ջերմային ցնցումների ուժեղ դիմադրության և այլնի առավելություններ: Գրաֆիտային նյութը կարող է բավարարել վերը նշված պայմանները:

Որպես MOCVD սարքավորումների հիմնական բաղադրիչներից մեկը, գրաֆիտային հիմքը հիմքի կրողն ու տաքացնող մարմինն է, որն անմիջականորեն որոշում է թաղանթանյութի միատարրությունն ու մաքրությունը, ուստի դրա որակը անմիջականորեն ազդում է էպիտաքսիալ թերթի պատրաստման վրա, և միևնույն ժամանակ, օգտագործման թվի աճի և աշխատանքային պայմանների փոփոխության հետ մեկտեղ, այն շատ հեշտ է կրել, պատկանում է սպառվող նյութերի շարքին։

Չնայած գրաֆիտը ունի գերազանց ջերմահաղորդականություն և կայունություն, այն ունի լավ առավելություն որպես MOCVD սարքավորումների հիմնական բաղադրիչ, սակայն արտադրության գործընթացում գրաֆիտը կկոռոզի փոշին՝ կոռոզիոն գազերի և մետաղական օրգանական նյութերի մնացորդների պատճառով, և գրաֆիտային հիմքի ծառայության ժամկետը զգալիորեն կնվազի։ Միևնույն ժամանակ, ընկնող գրաֆիտային փոշին կաղտոտի չիպը։

Ծածկույթի տեխնոլոգիայի ի հայտ գալը կարող է ապահովել մակերեսային փոշու ամրացում, բարձրացնել ջերմահաղորդականությունը և հավասարեցնել ջերմության բաշխումը, որը դարձել է այս խնդիրը լուծելու հիմնական տեխնոլոգիան: MOCVD սարքավորումների օգտագործման միջավայրում գրաֆիտային հիմքով մակերեսային ծածկույթը պետք է համապատասխանի հետևյալ բնութագրերին՝

(1) Գրաֆիտային հիմքը կարող է լիովին փաթաթվել, և խտությունը լավն է, հակառակ դեպքում գրաֆիտային հիմքը հեշտությամբ կարող է քայքայվել քայքայիչ գազի մեջ։

(2) Գրաֆիտային հիմքի հետ համակցված ամրությունը բարձր է՝ ապահովելու համար, որ ծածկույթը հեշտությամբ չընկնի մի քանի բարձր և ցածր ջերմաստիճանային ցիկլերից հետո։

(3) Այն ունի լավ քիմիական կայունություն՝ բարձր ջերմաստիճանի և քայքայիչ մթնոլորտում ծածկույթի ձախողումը կանխելու համար։

SiC-ն ունի կոռոզիոն դիմադրության, բարձր ջերմահաղորդականության, ջերմային ցնցումների դիմադրության և բարձր քիմիական կայունության առավելություններ, և կարող է լավ աշխատել GaN էպիտաքսիալ մթնոլորտում: Բացի այդ, SiC-ի ջերմային ընդարձակման գործակիցը շատ քիչ է տարբերվում գրաֆիտի ջերմային ընդարձակման գործակիցից, ուստի SiC-ն գրաֆիտային հիմքի մակերեսային ծածկույթի համար նախընտրելի նյութ է:

Ներկայումս տարածված SiC-ը հիմնականում 3C, 4H և 6H տեսակի է, և տարբեր տեսակի բյուրեղների SiC-ի կիրառությունները տարբեր են։ Օրինակ, 4H-SiC-ից կարելի է պատրաստել բարձր հզորության սարքեր։ 6H-SiC-ն ամենակայունն է և կարող է պատրաստել լուսաէլեկտրական սարքեր։ GaN-ին նման կառուցվածքի շնորհիվ, 3C-SiC-ն կարող է օգտագործվել GaN էպիտաքսիալ շերտ արտադրելու և SiC-GaN RF սարքեր արտադրելու համար։ 3C-SiC-ն նաև հայտնի է որպես β-SiC, և β-SiC-ի կարևոր կիրառություններից մեկը որպես թաղանթ և ծածկույթային նյութ է, ուստի β-SiC-ն ներկայումս ծածկույթների հիմնական նյութն է։