Le basi di grafite rivestite in SiC sono comunemente utilizzate per supportare e riscaldare substrati monocristallini nelle apparecchiature per la deposizione chimica da fase vapore metallorganica (MOCVD). La stabilità termica, l'uniformità termica e altri parametri prestazionali della base di grafite rivestita in SiC svolgono un ruolo decisivo nella qualità della crescita epitassiale del materiale, pertanto essa rappresenta un componente chiave delle apparecchiature MOCVD.
Nel processo di produzione dei wafer, strati epitassiali vengono ulteriormente depositati su alcuni substrati per facilitare la fabbricazione dei dispositivi. I tipici dispositivi a emissione di luce LED richiedono la preparazione di strati epitassiali di GaAs su substrati di silicio; lo strato epitassiale di SiC viene cresciuto sul substrato conduttivo di SiC per la costruzione di dispositivi come SBD, MOSFET, ecc., per applicazioni ad alta tensione, alta corrente e altre applicazioni di potenza; lo strato epitassiale di GaN viene depositato su un substrato di SiC semi-isolante per la successiva costruzione di HEMT e altri dispositivi per applicazioni RF come le comunicazioni. Questo processo è inscindibile dalle apparecchiature CVD.
Nell'apparecchiatura CVD, il substrato non può essere posizionato direttamente sul metallo o semplicemente su una base per la deposizione epitassiale, poiché il processo coinvolge fattori quali il flusso di gas (orizzontale e verticale), la temperatura, la pressione, il fissaggio, il rilascio di contaminanti e altri aspetti. Pertanto, è necessario utilizzare una base, posizionare il substrato sul disco e quindi utilizzare la tecnologia CVD per la deposizione epitassiale sul substrato, che è una base di grafite rivestita di SiC (nota anche come vassoio).
Le basi di grafite rivestite in SiC sono comunemente utilizzate per supportare e riscaldare substrati monocristallini nelle apparecchiature per la deposizione chimica da fase vapore metallorganica (MOCVD). La stabilità termica, l'uniformità termica e altri parametri prestazionali della base di grafite rivestita in SiC svolgono un ruolo decisivo nella qualità della crescita epitassiale del materiale, pertanto essa rappresenta un componente chiave delle apparecchiature MOCVD.
La deposizione chimica da fase vapore metallorganica (MOCVD) è la tecnologia principale per la crescita epitassiale di film di GaN nei LED blu. Presenta i vantaggi di un funzionamento semplice, una velocità di crescita controllabile e un'elevata purezza dei film di GaN. Come componente importante nella camera di reazione dell'apparecchiatura MOCVD, la base di supporto utilizzata per la crescita epitassiale del film di GaN deve possedere caratteristiche quali resistenza alle alte temperature, conduttività termica uniforme, buona stabilità chimica, elevata resistenza agli shock termici, ecc. Il materiale grafitico è in grado di soddisfare tali condizioni.
Essendo uno dei componenti principali delle apparecchiature MOCVD, il substrato di grafite funge da supporto e corpo riscaldante del substrato stesso, determinando direttamente l'uniformità e la purezza del materiale del film. Pertanto, la sua qualità influisce direttamente sulla preparazione del film epitassiale e, allo stesso tempo, con l'aumentare del numero di utilizzi e il cambiamento delle condizioni di lavoro, è soggetto a usura, risultando quindi un materiale di consumo.
Sebbene la grafite possieda un'eccellente conduttività termica e stabilità, e rappresenti un valido componente di base per le apparecchiature MOCVD, durante il processo produttivo, i residui di gas corrosivi e composti organici metallici possono corrodere la polvere di grafite, riducendone notevolmente la durata. Allo stesso tempo, la polvere di grafite che si disperde nell'aria può contaminare il chip.
L'avvento della tecnologia di rivestimento può garantire il fissaggio della polvere superficiale, migliorare la conduttività termica e uniformare la distribuzione del calore, diventando così la tecnologia principale per risolvere questo problema. Nell'ambiente di utilizzo delle apparecchiature MOCVD, il rivestimento superficiale della base di grafite deve soddisfare le seguenti caratteristiche:
(1) La base di grafite può essere completamente avvolta e la densità è buona, altrimenti la base di grafite è facilmente soggetta a corrosione nel gas corrosivo.
(2) La forza di combinazione con la base di grafite è elevata per garantire che il rivestimento non si stacchi facilmente dopo diversi cicli di alta e bassa temperatura.
(3) Ha una buona stabilità chimica per evitare il cedimento del rivestimento in atmosfera ad alta temperatura e corrosiva.
Il SiC presenta i vantaggi di resistenza alla corrosione, elevata conduttività termica, resistenza agli shock termici ed elevata stabilità chimica, e può funzionare bene in atmosfera epitassiale di GaN. Inoltre, il coefficiente di dilatazione termica del SiC differisce molto poco da quello della grafite, quindi il SiC è il materiale preferito per il rivestimento superficiale di substrati di grafite.
Attualmente, il SiC più comune è principalmente di tipo 3C, 4H e 6H, e le applicazioni del SiC variano a seconda del tipo cristallino. Ad esempio, il 4H-SiC può essere utilizzato per la produzione di dispositivi ad alta potenza; il 6H-SiC è il più stabile e può essere impiegato nella produzione di dispositivi fotoelettrici; grazie alla sua struttura simile al GaN, il 3C-SiC può essere utilizzato per produrre strati epitassiali di GaN e dispositivi RF SiC-GaN. Il 3C-SiC è anche comunemente noto come β-SiC, e un suo importante utilizzo è come materiale per film e rivestimenti, pertanto il β-SiC è attualmente il materiale principale impiegato per i rivestimenti.
Data di pubblicazione: 4 agosto 2023