ნახევარგამტარული ნაწილები - SiC დაფარული გრაფიტის ბაზა

SiC დაფარული გრაფიტის ფუძეები ხშირად გამოიყენება მონოკრისტალური სუბსტრატების საყრდენად და გასათბობად მეტალ-ორგანული ქიმიური ორთქლის დეპონირების (MOCVD) აღჭურვილობაში. SiC დაფარული გრაფიტის ფუძეების თერმული სტაბილურობა, თერმული ერთგვაროვნება და სხვა მახასიათებლები გადამწყვეტ როლს თამაშობს ეპიტაქსიური მასალის ზრდის ხარისხში, ამიტომ ის MOCVD აღჭურვილობის ძირითადი კომპონენტია.

ვაფლის წარმოების პროცესში, მოწყობილობების წარმოების გასაადვილებლად, ეპიტაქსიური ფენები დამატებით აგებულია ზოგიერთ ვაფლის სუბსტრატზე. ტიპურ LED სინათლის გამოსხივების მოწყობილობებს სჭირდებათ GaAs-ის ეპიტაქსიური ფენების მომზადება სილიკონის სუბსტრატებზე; SiC ეპიტაქსიური ფენა იზრდება გამტარ SiC სუბსტრატზე ისეთი მოწყობილობების შესაქმნელად, როგორიცაა SBD, MOSFET და ა.შ., მაღალი ძაბვის, მაღალი დენის და სხვა სიმძლავრის აპლიკაციებისთვის; GaN ეპიტაქსიური ფენა აგებულია ნახევრად იზოლირებულ SiC სუბსტრატზე HEMT და სხვა მოწყობილობების შემდგომი შესაქმნელად RF აპლიკაციებისთვის, როგორიცაა კომუნიკაცია. ეს პროცესი განუყოფელია CVD აღჭურვილობისგან.

CVD აღჭურვილობაში, სუბსტრატის პირდაპირ ლითონზე განთავსება ან უბრალოდ ბაზაზე ეპიტაქსიური დალექვისთვის განლაგება შეუძლებელია, რადგან ეს მოიცავს გაზის ნაკადს (ჰორიზონტალური, ვერტიკალური), ტემპერატურას, წნევას, ფიქსაციას, დამაბინძურებლების გამოყოფას და გავლენის სხვა ასპექტებს. ამიტომ, აუცილებელია ბაზის გამოყენება, შემდეგ სუბსტრატის დისკზე განთავსება და შემდეგ CVD ტექნოლოგიის გამოყენება სუბსტრატზე ეპიტაქსიური დალექვისთვის, რომელიც წარმოადგენს SiC დაფარული გრაფიტის ბაზას (ასევე ცნობილია, როგორც უჯრა).

SiC დაფარული გრაფიტის ფუძეები ხშირად გამოიყენება მონოკრისტალური სუბსტრატების საყრდენად და გასათბობად მეტალ-ორგანული ქიმიური ორთქლის დეპონირების (MOCVD) აღჭურვილობაში. SiC დაფარული გრაფიტის ფუძეების თერმული სტაბილურობა, თერმული ერთგვაროვნება და სხვა მახასიათებლები გადამწყვეტ როლს თამაშობს ეპიტაქსიური მასალის ზრდის ხარისხში, ამიტომ ის MOCVD აღჭურვილობის ძირითადი კომპონენტია.

მეტალ-ორგანული ქიმიური ორთქლის დეპონირება (MOCVD) ლურჯ LED-ში GaN ფირების ეპიტაქსიალური ზრდის ძირითად ტექნოლოგიას წარმოადგენს. მას აქვს მარტივი მუშაობის, კონტროლირებადი ზრდის ტემპისა და GaN ფირების მაღალი სისუფთავის უპირატესობები. MOCVD აღჭურვილობის რეაქციის კამერის მნიშვნელოვანი კომპონენტის სახით, GaN ფირის ეპიტაქსიალური ზრდისთვის გამოყენებულ საკისარ ფუძეს უნდა ჰქონდეს მაღალი ტემპერატურისადმი მდგრადობა, ერთგვაროვანი თბოგამტარობა, კარგი ქიმიური სტაბილურობა, ძლიერი თერმული შოკისადმი მდგრადობა და ა.შ. გრაფიტის მასალას შეუძლია დააკმაყოფილოს ზემოთ ჩამოთვლილი პირობები.

როგორც MOCVD აღჭურვილობის ერთ-ერთი ძირითადი კომპონენტი, გრაფიტის ფუძე წარმოადგენს სუბსტრატის მატარებელს და გამათბობელ სხეულს, რაც პირდაპირ განსაზღვრავს ფირის მასალის ერთგვაროვნებასა და სისუფთავეს, ამიტომ მისი ხარისხი პირდაპირ გავლენას ახდენს ეპიტაქსიური ფურცლის მომზადებაზე და ამავდროულად, გამოყენების რაოდენობის ზრდასთან და სამუშაო პირობების ცვლილებასთან ერთად, ის ძალიან ადვილად ცვდება და სახარჯო მასალას მიეკუთვნება.

მიუხედავად იმისა, რომ გრაფიტს აქვს შესანიშნავი თბოგამტარობა და სტაბილურობა, მას კარგი უპირატესობა აქვს, როგორც MOCVD აღჭურვილობის ძირითად კომპონენტს, თუმცა წარმოების პროცესში გრაფიტი იწვევს ფხვნილის კოროზიას კოროზიული აირებისა და მეტალის ორგანული ნივთიერებების ნარჩენების გამო, რაც მნიშვნელოვნად ამცირებს გრაფიტის ბაზის ექსპლუატაციის ვადას. ამავდროულად, გრაფიტის ფხვნილის ცვენა გამოიწვევს ჩიპის დაბინძურებას.

საფარის ტექნოლოგიის გაჩენამ შეიძლება უზრუნველყოს ზედაპირის ფხვნილის ფიქსაცია, გააძლიეროს თბოგამტარობა და გაათანაბროს სითბოს განაწილება, რაც ამ პრობლემის გადაჭრის მთავარ ტექნოლოგიად იქცა. MOCVD აღჭურვილობის გამოყენების გარემოში გრაფიტის ბაზაზე დამზადებული ზედაპირის საფარი უნდა აკმაყოფილებდეს შემდეგ მახასიათებლებს:

(1) გრაფიტის ფუძე შეიძლება სრულად იყოს გახვეული და სიმკვრივე კარგია, წინააღმდეგ შემთხვევაში გრაფიტის ფუძე ადვილად კოროზირებულია კოროზიულ გაზში.

(2) გრაფიტის ბაზასთან შერწყმის სიმტკიცე მაღალია იმის უზრუნველსაყოფად, რომ საფარი ადვილად არ ჩამოვარდეს რამდენიმე მაღალი და დაბალი ტემპერატურის ციკლის შემდეგ.

(3) მას აქვს კარგი ქიმიური სტაბილურობა, რათა თავიდან აიცილოს საფარის დაზიანება მაღალ ტემპერატურაზე და კოროზიულ ატმოსფეროში.

SiC-ს აქვს კოროზიისადმი მდგრადობის, მაღალი თბოგამტარობის, თერმული დარტყმისადმი მდგრადობის და მაღალი ქიმიური სტაბილურობის უპირატესობები და კარგად მუშაობს GaN ეპიტაქსიურ ატმოსფეროში. გარდა ამისა, SiC-ის თერმული გაფართოების კოეფიციენტი ძალიან მცირედ განსხვავდება გრაფიტისგან, ამიტომ SiC არის სასურველი მასალა გრაფიტის ბაზის ზედაპირის დასაფარად.

ამჟამად, გავრცელებული SiC ძირითადად 3C, 4H და 6H ტიპისაა და სხვადასხვა ტიპის კრისტალების SiC-ის გამოყენება განსხვავებულია. მაგალითად, 4H-SiC-ით შესაძლებელია მაღალი სიმძლავრის მოწყობილობების წარმოება; 6H-SiC ყველაზე სტაბილურია და ფოტოელექტრული მოწყობილობების წარმოება; GaN-თან მსგავსი სტრუქტურის გამო, 3C-SiC შეიძლება გამოყენებულ იქნას GaN ეპიტაქსიური ფენის წარმოებისთვის და SiC-GaN RF მოწყობილობების წარმოებისთვის. 3C-SiC ასევე ცნობილია როგორც β-SiC და β-SiC-ის მნიშვნელოვანი გამოყენებაა, როგორც აპკისა და საფარის მასალა, ამიტომ β-SiC ამჟამად საფარის მთავარი მასალაა.