SiC-húðaðir grafítgrunnar eru almennt notaðir til að styðja við og hita einkristalla undirlag í málm-lífrænum efnagufuútfellingarbúnaði (MOCVD). Hitastöðugleiki, hitajafnvægi og aðrir afköstarþættir SiC-húðaðs grafítgrunns gegna lykilhlutverki í gæðum vaxtar epitaxial efnisins, þannig að það er kjarninn í lykilþáttum MOCVD búnaðar.
Í framleiðsluferli skífa eru epitaxiallög smíðuð frekar á sumum skífuundirlögum til að auðvelda framleiðslu tækja. Algeng LED ljósgeislunartæki þurfa að útbúa epitaxiallög af GaAs á kísilundirlögum; SiC epitaxiallagið er ræktað á leiðandi SiC undirlaginu til að smíða tæki eins og SBD, MOSFET o.s.frv., fyrir háspennu, hástraum og aðrar orkunotkunir; GaN epitaxiallag er smíðað á hálf-einangruðu SiC undirlagi til að smíða frekar HEMT og önnur tæki fyrir RF forrit eins og samskipti. Þetta ferli er óaðskiljanlegt frá CVD búnaði.
Í CVD búnaði er ekki hægt að setja undirlagið beint á málminn eða einfaldlega á undirlag fyrir epitaxial útfellingu, þar sem það felur í sér áhrif gasflæðis (lárétt, lóðrétt), hitastig, þrýsting, festingu, losun mengunarefna og annarra þátta. Þess vegna er þörf á undirlagi, og síðan er undirlagið sett á diskinn, og síðan er epitaxial útfellingin framkvæmd á undirlaginu með CVD tækni, og þessi undirlag er SiC húðaður grafítgrunnur (einnig þekktur sem bakki).
SiC-húðaðir grafítgrunnar eru almennt notaðir til að styðja við og hita einkristalla undirlag í málm-lífrænum efnagufuútfellingarbúnaði (MOCVD). Hitastöðugleiki, hitajafnvægi og aðrir afköstarþættir SiC-húðaðs grafítgrunns gegna lykilhlutverki í gæðum vaxtar epitaxial efnisins, þannig að það er kjarninn í lykilþáttum MOCVD búnaðar.
Málm-lífræn efnagufuútfelling (MOCVD) er algengasta tæknin fyrir epitaxial vöxt GaN filmu í bláum LED ljósum. Hún hefur kosti eins og einfalda notkun, stýranlegan vaxtarhraða og mikla hreinleika GaN filmu. Sem mikilvægur þáttur í hvarfklefa MOCVD búnaðar þarf legurinn sem notaður er fyrir epitaxial vöxt GaN filmu að hafa kosti eins og háan hitaþol, einsleita varmaleiðni, góðan efnastöðugleika, sterka hitaáfallsþol og svo framvegis. Grafít efni getur uppfyllt ofangreind skilyrði.
Sem einn af kjarnaþáttum MOCVD búnaðar er grafítgrunnur burðarefni og hitunarefni undirlagsins, sem ákvarðar beint einsleitni og hreinleika filmuefnisins, þannig að gæði þess hafa bein áhrif á undirbúning epitaxialplötunnar, og á sama tíma, með aukinni notkun og breytingum á vinnuskilyrðum, er það mjög auðvelt að klæðast, sem tilheyrir rekstrarvörum.
Þótt grafít hafi framúrskarandi varmaleiðni og stöðugleika, þá hefur það góða kosti sem grunnþáttur í MOCVD búnaði, en í framleiðsluferlinu mun grafít tæra duftið vegna leifa af ætandi lofttegundum og málmum sem myndast, og endingartími grafítgrunnsins mun minnka verulega. Á sama tíma mun fallandi grafítduft valda mengun á flísinni.
Tilkoma húðunartækni getur tryggt festingu á yfirborðsdufti, aukið varmaleiðni og jafnað varmadreifingu, sem hefur orðið aðaltæknin til að leysa þetta vandamál. Grafítgrunnur í notkunarumhverfi MOCVD búnaðar, grafítgrunnur yfirborðshúðunar ætti að uppfylla eftirfarandi eiginleika:
(1) Grafítgrunninn er hægt að vefja alveg inn og þéttleikinn er góður, annars er auðvelt að tæra grafítgrunninn í ætandi gasi.
(2) Samsetning styrkleika við grafítgrunninn er mikil til að tryggja að húðunin detti ekki auðveldlega af eftir nokkrar hita- og lághitalotur.
(3) Það hefur góða efnafræðilega stöðugleika til að koma í veg fyrir bilun í húðun við háan hita og ætandi andrúmsloft.
SiC hefur kosti eins og tæringarþol, mikla varmaleiðni, hitaáfallsþol og mikla efnafræðilega stöðugleika og getur virkað vel í GaN epitaxial andrúmslofti. Þar að auki er varmaþenslustuðull SiC mjög lítill frábrugðinn grafíti, þannig að SiC er ákjósanlegt efni fyrir yfirborðshúðun á grafítgrunni.
Eins og er er algengast að nota SiC aðallega 3C, 4H og 6H, og notkun SiC er mismunandi eftir kristallategundum. Til dæmis er hægt að nota 4H-SiC til að framleiða öflug tæki; 6H-SiC er stöðugast og getur framleitt ljósrafmagnstæki; Vegna svipaðrar uppbyggingar og GaN er hægt að nota 3C-SiC til að framleiða GaN epitaxial lag og framleiða SiC-GaN RF tæki. 3C-SiC er einnig almennt þekkt sem β-SiC, og mikilvæg notkun β-SiC er sem filmu- og húðunarefni, þannig að β-SiC er nú aðal húðunarefnið.
Aðferð til að búa til kísilkarbíðhúðun
Sem stendur eru undirbúningsaðferðir SiC húðunar aðallega gel-sol aðferð, innfellingaraðferð, burstahúðunaraðferð, plasmaúðunaraðferð, efnafræðileg gasviðbrögð (CVR) og efnafræðileg gufuútfellingaraðferð (CVD).
Innfellingaraðferð:
Aðferðin er eins konar háhitafastfasa sintrun, þar sem aðallega er notuð blöndu af Si dufti og C dufti sem innfellingarduft, grafítgrunnefni er sett í innfellingarduftið og háhitasintrunin fer fram í óvirku gasi og að lokum er SiC húðun fengin á yfirborð grafítgrunnefnisins. Ferlið er einfalt og samsetning húðunarinnar og undirlagsins er góð, en einsleitni húðunarinnar meðfram þykktarstefnunni er léleg, sem auðveldar myndun fleiri hola og lélega oxunarþols.
Aðferð við að húða með pensli:
Burstahúðunaraðferðin felst aðallega í því að bursta fljótandi hráefni á yfirborð grafítgrunnefnisins og síðan herða hráefnið við ákveðið hitastig til að útbúa húðunina. Ferlið er einfalt og kostnaðurinn lágur, en húðunin sem útbúin er með burstahúðunaraðferðinni er veik í samspili við undirlagið, einsleitni húðunarinnar er léleg, húðunin er þunn og oxunarþolin lítil, og aðrar aðferðir eru nauðsynlegar til að aðstoða við það.
Plasmaúðunaraðferð:
Plasmaúðunaraðferðin felst aðallega í því að úða bræddu eða hálfbræddu hráefni á yfirborð grafítgrunnefnisins með plasmabyssu og storkna síðan og bindast til að mynda húðun. Aðferðin er einföld í notkun og getur búið til tiltölulega þétta kísilkarbíðhúðun, en kísilkarbíðhúðunin sem er búin til með aðferðinni er oft of veik og leiðir til veikrar oxunarþols, þannig að hún er almennt notuð til að búa til SiC samsetta húðun til að bæta gæði húðunarinnar.
Gel-sol aðferð:
Gel-sol aðferðin felst aðallega í því að útbúa einsleita og gegnsæja sol lausn sem þekur yfirborð fylliefnisins, þurrka hana í gel og síðan sintra hana til að fá húðun. Þessi aðferð er einföld í notkun og ódýr, en húðunin sem myndast hefur nokkra galla eins og lága hitaáfallsþol og auðvelda sprungumyndun, þannig að hún er ekki víða notuð.
Efnafræðileg gasviðbrögð (CVR):
CVR framleiðir aðallega SiC húðun með því að nota Si og SiO2 duft til að mynda SiO gufu við háan hita, og röð efnahvarfa eiga sér stað á yfirborði C efnisins undirlags. SiC húðunin sem framleidd er með þessari aðferð er nátengd undirlaginu, en viðbragðshitastigið er hærra og kostnaðurinn hærri.
Efnafræðileg gufuútfelling (CVD):
Sem stendur er CVD aðaltæknin til að búa til SiC húðun á yfirborði undirlagsins. Helsta ferlið er röð eðlisfræðilegra og efnafræðilegra viðbragða gasfasa hvarfefnisins á yfirborði undirlagsins og að lokum er SiC húðunin útbúin með útfellingu á yfirborð undirlagsins. SiC húðunin sem er útbúin með CVD tækni er nátengd yfirborði undirlagsins, sem getur á áhrifaríkan hátt bætt oxunarþol og eyðingarþol undirlagsins, en útfellingartíminn með þessari aðferð er lengri og hvarfgasið inniheldur ákveðið eitrað gas.
Markaðsstaðan fyrir SiC-húðað grafítgrunn
Þegar erlendir framleiðendur byrjuðu snemma höfðu þeir skýra forystu og mikla markaðshlutdeild. Á alþjóðavettvangi eru helstu birgjar SiC-húðaðrar grafítgrunns hollenska Xycard, þýska SGL Carbon (SGL), japanska Toyo Carbon, bandaríska MEMC og önnur fyrirtæki, sem aðallega eru á alþjóðamarkaði. Þó að Kína hafi brotist í gegnum lykiltæknina um jafna vöxt SiC-húðunar á yfirborði grafítgrunns, þá treystir hágæða grafítgrunnur enn á þýska SGL, japanska Toyo Carbon og önnur fyrirtæki. Grafítgrunnurinn sem innlend fyrirtæki bjóða upp á hefur áhrif á endingartíma vegna varmaleiðni, teygjanleikastuðuls, stífleikastuðuls, grindargalla og annarra gæðavandamála. MOCVD búnaðurinn getur ekki uppfyllt kröfur um notkun SiC-húðaðrar grafítgrunns.
Hálfleiðaraiðnaður Kína er í örum vexti og með smám saman aukningu á staðsetningartíðni MOCVD epitaxial búnaðar og útbreiðslu annarra ferla er gert ráð fyrir að markaður fyrir SiC húðaða grafítgrunnvöru muni vaxa hratt í framtíðinni. Samkvæmt bráðabirgðaáætlunum iðnaðarins mun innlendur markaður fyrir grafítgrunn fara yfir 500 milljónir júana á næstu árum.
SiC-húðaður grafítgrunnur er kjarninn í búnaði fyrir iðnvæðingu á samsettum hálfleiðurum. Það er af mikilli stefnumótandi þýðingu að ná tökum á helstu framleiðslutækni og staðbundinni starfsemi allrar hráefna-, vinnslu- og búnaðariðnaðarkeðjunnar til að tryggja þróun kínverska hálfleiðaraiðnaðarins. Sviðið fyrir innlenda SiC-húðaða grafítgrunna er í mikilli vexti og gæði vörunnar geta náð alþjóðlegu háþróuðu stigi fljótlega.
Birtingartími: 24. júlí 2023