Basis grafit sing dilapisi SiC umume digunakake kanggo ndhukung lan manasi substrat kristal tunggal ing peralatan deposisi uap kimia logam-organik (MOCVD). Stabilitas termal, keseragaman termal, lan parameter kinerja liyane saka basis grafit sing dilapisi SiC nduweni peran penting ing kualitas pertumbuhan bahan epitaksial, mula iki minangka komponen inti utama peralatan MOCVD.
Ing proses manufaktur wafer, lapisan epitaksial luwih lanjut dibangun ing sawetara substrat wafer kanggo nggampangake manufaktur piranti. Piranti pemancar cahya LED khas kudu nyiapake lapisan epitaksial GaAs ing substrat silikon; Lapisan epitaksial SiC ditumbuhake ing substrat SiC konduktif kanggo konstruksi piranti kayata SBD, MOSFET, lan liya-liyane, kanggo voltase dhuwur, arus dhuwur lan aplikasi daya liyane; Lapisan epitaksial GaN dibangun ing substrat SiC semi-terisolasi kanggo luwih lanjut mbangun HEMT lan piranti liyane kanggo aplikasi RF kayata komunikasi. Proses iki ora bisa dipisahake saka peralatan CVD.
Ing peralatan CVD, substrat ora bisa langsung diselehake ing logam utawa mung diselehake ing basis kanggo deposisi epitaksial, amarga nglibatake aliran gas (horizontal, vertikal), suhu, tekanan, fiksasi, pelepasan polutan lan aspek liyane saka faktor pengaruh. Mulane, basis dibutuhake, banjur substrat diselehake ing cakram, banjur deposisi epitaksial ditindakake ing substrat nggunakake teknologi CVD, lan basis iki minangka basis grafit dilapisi SiC (uga dikenal minangka tray).
Basis grafit sing dilapisi SiC umume digunakake kanggo ndhukung lan manasi substrat kristal tunggal ing peralatan deposisi uap kimia logam-organik (MOCVD). Stabilitas termal, keseragaman termal, lan parameter kinerja liyane saka basis grafit sing dilapisi SiC nduweni peran penting ing kualitas pertumbuhan bahan epitaksial, mula iki minangka komponen inti utama peralatan MOCVD.
Deposisi uap kimia logam-organik (MOCVD) minangka teknologi utama kanggo pertumbuhan epitaksial film GaN ing LED biru. Teknologi iki nduweni kaluwihan operasi sing gampang, tingkat pertumbuhan sing bisa dikontrol, lan kemurnian film GaN sing dhuwur. Minangka komponen penting ing ruang reaksi peralatan MOCVD, basis bantalan sing digunakake kanggo pertumbuhan epitaksial film GaN kudu nduweni kaluwihan tahan suhu dhuwur, konduktivitas termal sing seragam, stabilitas kimia sing apik, tahan kejut termal sing kuwat, lan liya-liyane. Bahan grafit bisa memenuhi syarat ing ndhuwur.
Minangka salah sawijining komponen inti peralatan MOCVD, basis grafit minangka pembawa lan awak pemanas substrat, sing langsung nemtokake keseragaman lan kemurnian bahan film, saengga kualitase langsung mengaruhi persiapan lembaran epitaksial, lan ing wektu sing padha, kanthi tambah akeh panggunaan lan owah-owahan kahanan kerja, gampang banget dipakai, kalebu bahan habis pakai.
Senajan grafit nduweni konduktivitas termal lan stabilitas sing apik banget, grafit nduweni kaunggulan sing apik minangka komponen dasar peralatan MOCVD, nanging ing proses produksi, grafit bakal ngrusak bubuk amarga residu gas korosif lan organik logam, lan umur layanan basis grafit bakal suda banget. Ing wektu sing padha, bubuk grafit sing tiba bakal nyebabake polusi menyang chip.
Muncule teknologi pelapisan bisa nyedhiyakake fiksasi bubuk permukaan, ningkatake konduktivitas termal, lan nyeimbangake distribusi panas, sing wis dadi teknologi utama kanggo ngatasi masalah iki. Basis grafit ing lingkungan panggunaan peralatan MOCVD, pelapisan permukaan dasar grafit kudu memenuhi karakteristik ing ngisor iki:
(1) Basis grafit bisa dibungkus kanthi lengkap, lan kapadhetané apik, yen ora, basis grafit gampang korosi ing gas korosif.
(2) Kekuwatan kombinasi karo basis grafit dhuwur kanggo mesthekake yen lapisan ora gampang tiba sawise sawetara siklus suhu dhuwur lan suhu endhek.
(3) Nduweni stabilitas kimia sing apik kanggo nyegah kegagalan lapisan ing suhu dhuwur lan atmosfer korosif.
SiC nduwèni kaluwihan tahan korosi, konduktivitas termal sing dhuwur, tahan kejut termal lan stabilitas kimia sing dhuwur, lan bisa digunakake kanthi apik ing atmosfer epitaksial GaN. Kajaba iku, koefisien ekspansi termal SiC beda banget karo grafit, mula SiC minangka bahan sing disenengi kanggo lapisan permukaan dasar grafit.
Saiki, SiC sing umum digunakake utamane jinis 3C, 4H lan 6H, lan panggunaan SiC saka macem-macem jinis kristal beda-beda. Contone, 4H-SiC bisa nggawe piranti daya dhuwur; 6H-SiC minangka sing paling stabil lan bisa nggawe piranti fotoelektrik; Amarga strukture sing padha karo GaN, 3C-SiC bisa digunakake kanggo ngasilake lapisan epitaksial GaN lan nggawe piranti RF SiC-GaN. 3C-SiC uga umum dikenal minangka β-SiC, lan panggunaan penting β-SiC yaiku minangka bahan film lan lapisan, mula β-SiC saiki dadi bahan utama kanggo lapisan.
Cara nyiyapake lapisan silikon karbida
Saiki, cara persiapan lapisan SiC utamane kalebu cara gel-sol, cara embedding, cara brush coating, cara spraying plasma, cara reaksi gas kimia (CVR) lan cara deposisi uap kimia (CVD).
Cara nyematkan:
Cara iki minangka jinis sintering fase padat suhu dhuwur, sing utamane nggunakake campuran bubuk Si lan bubuk C minangka bubuk embedding, matriks grafit dilebokake ing bubuk embedding, lan sintering suhu dhuwur ditindakake ing gas inert, lan pungkasane lapisan SiC dipikolehi ing permukaan matriks grafit. Proses iki prasaja lan kombinasi antarane lapisan lan substrat apik, nanging keseragaman lapisan ing sadawane arah kekandelan kurang apik, sing gampang ngasilake luwih akeh bolongan lan nyebabake resistensi oksidasi sing kurang.
Cara lapisan sikat:
Cara pelapisan sikat utamane yaiku nyikat bahan mentah cair ing permukaan matriks grafit, banjur ngeringake bahan mentah ing suhu tartamtu kanggo nyiyapake lapisan. Proses iki prasaja lan regane murah, nanging lapisan sing disiapake kanthi cara pelapisan sikat ringkih nalika digabungake karo substrat, keseragaman lapisan kurang, lapisan tipis lan tahan oksidasi kurang, lan cara liya dibutuhake kanggo mbantu.
Cara penyemprotan plasma:
Cara penyemprotan plasma utamane yaiku nyemprotake bahan mentah sing wis leleh utawa semi-leleh ing permukaan matriks grafit nganggo pistol plasma, banjur dadi padhet lan kaiket kanggo mbentuk lapisan. Cara iki gampang dioperasikake lan bisa nyiyapake lapisan silikon karbida sing relatif padhet, nanging lapisan silikon karbida sing disiapake kanthi cara iki asring banget ringkih lan nyebabake resistensi oksidasi sing ringkih, mula umume digunakake kanggo nyiapake lapisan komposit SiC kanggo ningkatake kualitas lapisan.
Metode gel-sol:
Metode gel-sol utamane yaiku nyiyapake larutan sol sing seragam lan transparan sing nutupi permukaan matriks, banjur dikeringake dadi gel banjur disintering kanggo entuk lapisan. Metode iki gampang dioperasikake lan regane murah, nanging lapisan sing diasilake nduweni sawetara kekurangan kayata tahan kejut termal sing kurang lan gampang retak, mula ora bisa digunakake kanthi akeh.
Reaksi Gas Kimia (CVR):
CVR utamane ngasilake lapisan SiC kanthi nggunakake bubuk Si lan SiO2 kanggo ngasilake uap SiO ing suhu dhuwur, lan serangkaian reaksi kimia kedadeyan ing permukaan substrat bahan C. Lapisan SiC sing disiapake kanthi metode iki raket banget karo substrat, nanging suhu reaksi luwih dhuwur lan biaya luwih dhuwur.
Deposisi Uap Kimia (CVD):
Saiki, CVD minangka teknologi utama kanggo nyiyapake lapisan SiC ing permukaan substrat. Proses utama yaiku serangkaian reaksi fisik lan kimia saka bahan reaktan fase gas ing permukaan substrat, lan pungkasane lapisan SiC disiapake kanthi deposisi ing permukaan substrat. Lapisan SiC sing disiapake kanthi teknologi CVD raket banget karo permukaan substrat, sing bisa kanthi efektif ningkatake resistensi oksidasi lan resistensi ablatif bahan substrat, nanging wektu deposisi metode iki luwih suwe, lan gas reaksi duwe gas beracun tartamtu.
Kahanan pasar basis grafit sing dilapisi SiC
Nalika produsen manca miwiti luwih awal, dheweke duwe kaunggulan sing jelas lan pangsa pasar sing dhuwur. Ing internasional, pemasok utama basis grafit sing dilapisi SiC yaiku Xycard Walanda, Jerman SGL Carbon (SGL), Jepang Toyo Carbon, Amerika Serikat MEMC lan perusahaan liyane, sing umume ngenggoni pasar internasional. Sanajan China wis nembus teknologi inti utama pertumbuhan seragam lapisan SiC ing permukaan matriks grafit, matriks grafit berkualitas tinggi isih gumantung marang SGL Jerman, Jepang Toyo Carbon lan perusahaan liyane, matriks grafit sing diwenehake dening perusahaan domestik mengaruhi umur layanan amarga konduktivitas termal, modulus elastis, modulus kaku, cacat kisi lan masalah kualitas liyane. Peralatan MOCVD ora bisa memenuhi syarat panggunaan basis grafit sing dilapisi SiC.
Industri semikonduktor Tiongkok berkembang kanthi cepet, kanthi peningkatan bertahap saka tingkat lokalisasi peralatan epitaksial MOCVD, lan ekspansi aplikasi proses liyane, pasar produk basis grafit sing dilapisi SiC ing mangsa ngarep diarepake bakal tuwuh kanthi cepet. Miturut perkiraan industri awal, pasar basis grafit domestik bakal ngluwihi 500 yuta yuan ing sawetara taun sabanjure.
Basis grafit sing dilapisi SiC minangka komponen inti saka peralatan industrialisasi semikonduktor senyawa, nguwasani teknologi inti utama produksi lan manufaktur, lan nyadari lokalisasi kabeh rantai industri bahan mentah-peralatan proses minangka penting banget kanggo njamin pangembangan industri semikonduktor China. Bidang basis grafit sing dilapisi SiC domestik lagi booming, lan kualitas produk bisa tekan tingkat lanjut internasional rauh.
Wektu kiriman: 24 Juli 2023