SiC қапталған графит негіздері әдетте металл-органикалық химиялық буларды тұндыру (MOCVD) жабдықтарында монокристалды субстраттарды қолдау және жылыту үшін қолданылады. SiC қапталған графит негізінің термиялық тұрақтылығы, термиялық біркелкілігі және басқа өнімділік параметрлері эпитаксиалды материалдың өсу сапасында шешуші рөл атқарады, сондықтан ол MOCVD жабдығының негізгі құрамдас бөлігі болып табылады.
Вафельді өндіру процесінде құрылғыларды өндіруді жеңілдету үшін кейбір пластиналар субстраттарында эпитаксиалды қабаттар одан әрі салынады. Әдеттегі жарықдиодты жарық шығаратын құрылғылар кремний субстраттарында GaAs эпитаксиалды қабаттарын дайындау қажет; SiC эпитаксиалды қабаты SBD, MOSFET және т.б. сияқты құрылғылардың құрылысы үшін өткізгіш SiC субстратында өсіріледі, жоғары вольтты, жоғары ток және басқа қуат қолданбалары үшін; GaN эпитаксиалды қабаты HEMT және байланыс сияқты РЖ қолданбаларына арналған басқа құрылғыларды одан әрі құру үшін жартылай оқшауланған SiC субстратында салынған. Бұл процесс CVD жабдығынан бөлінбейді.
CVD жабдығында субстратты металға тікелей қоюға немесе жай ғана эпитаксиалды тұндыру үшін негізге қоюға болмайды, өйткені ол газ ағынын (көлденең, тік), температураны, қысымды, бекітуді, ластаушы заттардың төгілуін және әсер ету факторларының басқа аспектілерін қамтиды. Сондықтан негіз қажет, содан кейін субстрат дискіге орналастырылады, содан кейін эпитаксиалды тұндыру CVD технологиясын қолдана отырып, субстратта жүзеге асырылады және бұл негіз SiC қапталған графит негізі болып табылады (табақша деп те аталады).
SiC қапталған графит негіздері әдетте металл-органикалық химиялық буларды тұндыру (MOCVD) жабдықтарында монокристалды субстраттарды қолдау және жылыту үшін қолданылады. SiC қапталған графит негізінің термиялық тұрақтылығы, термиялық біркелкілігі және басқа өнімділік параметрлері эпитаксиалды материалдың өсу сапасында шешуші рөл атқарады, сондықтан ол MOCVD жабдығының негізгі құрамдас бөлігі болып табылады.
Металл-органикалық химиялық буларды тұндыру (MOCVD) көк жарықдиодты GaN қабықшаларының эпитаксиалды өсуіне арналған негізгі технология болып табылады. Оның қарапайым жұмысының, бақыланатын өсу жылдамдығының және GaN қабықшаларының жоғары тазалығының артықшылықтары бар. MOCVD жабдығының реакциялық камерасының маңызды құрамдас бөлігі ретінде GaN қабықшасының эпитаксиалды өсуі үшін қолданылатын мойынтірек негізі жоғары температураға төзімділік, біркелкі жылу өткізгіштік, жақсы химиялық тұрақтылық, күшті термиялық соққыға төзімділік және т.б. артықшылықтарға ие болуы керек. Графит материалы жоғарыда көрсетілген шарттарды қанағаттандыра алады.
MOCVD жабдығының негізгі құрамдас бөліктерінің бірі ретінде графит негізі пленкалық материалдың біркелкілігі мен тазалығын тікелей анықтайтын субстраттың тасымалдаушысы және қыздырғыш корпусы болып табылады, сондықтан оның сапасы эпитаксиалды парақты дайындауға тікелей әсер етеді, сонымен қатар қолдану санының өсуімен және жұмыс жағдайларының өзгеруімен оны кию өте оңай, тұтынылатын заттарға жатады.
Графит тамаша жылуөткізгіштік пен тұрақтылыққа ие болғанымен, MOCVD жабдығының негізгі құрамдас бөлігі ретінде жақсы артықшылығы бар, бірақ өндіріс процесінде графит коррозиялық газдар мен металдық органикалық заттардың қалдықтарына байланысты ұнтақты коррозияға ұшыратады және графит негізінің қызмет ету мерзімі айтарлықтай қысқарады. Сонымен бірге құлаған графит ұнтағы чиптің ластануын тудырады.
Қаптау технологиясының пайда болуы беткі ұнтақты бекітуді қамтамасыз ете алады, жылу өткізгіштігін жоғарылатады және осы мәселені шешудің негізгі технологиясына айналған жылуды бөлуді теңестіреді. MOCVD жабдығын пайдалану ортасындағы графит негізі, графит негізінің беткі қабаты келесі сипаттамаларға сәйкес келуі керек:
(1) Графит негізін толығымен орауға болады, ал тығыздығы жақсы, әйтпесе графит негізі коррозиялық газда оңай коррозияға ұшырайды.
(2) Бірнеше жоғары температура мен төмен температура циклдарынан кейін жабынның құлап кетпеуін қамтамасыз ету үшін графит негізімен біріктіру беріктігі жоғары.
(3) Жоғары температурада және коррозиялық атмосферада жабынның бұзылуын болдырмау үшін жақсы химиялық тұрақтылыққа ие.
SiC коррозияға төзімділік, жоғары жылу өткізгіштік, термиялық соққыға төзімділік және жоғары химиялық тұрақтылық артықшылықтары бар және GaN эпитаксиалды атмосферада жақсы жұмыс істей алады. Сонымен қатар, SiC термиялық кеңею коэффициенті графиттен өте аз ерекшеленеді, сондықтан SiC графит негізінің бетін жабу үшін қолайлы материал болып табылады.
Қазіргі уақытта жалпы SiC негізінен 3C, 4H және 6H типті болып табылады және әртүрлі кристалдық типтердің SiC қолданылуы әртүрлі. Мысалы, 4H-SiC жоғары қуатты құрылғыларды жасай алады; 6H-SiC ең тұрақты және фотоэлектрлік құрылғыларды жасай алады; GaN құрылымына ұқсас болғандықтан, 3C-SiC GaN эпитаксиалды қабатын өндіру және SiC-GaN RF құрылғыларын өндіру үшін пайдаланылуы мүмкін. 3C-SiC әдетте β-SiC ретінде де белгілі және β-SiC маңызды қолданылуы пленка және жабын материалы ретінде, сондықтан β-SiC қазіргі уақытта жабу үшін негізгі материал болып табылады.
Кремний карбидті жабынды дайындау әдісі
Қазіргі уақытта SiC жабындарын дайындау әдістеріне негізінен гель-золь әдісі, кірістіру әдісі, щеткамен жабу әдісі, плазмалық бүрку әдісі, химиялық газ реакциясы әдісі (CVR) және химиялық бу тұндыру әдісі (CVD) жатады.
Енгізу әдісі:
Бұл әдіс жоғары температуралы қатты фазалық агломерацияның бір түрі болып табылады, ол негізінен ендіру ұнтағы ретінде Si ұнтағы мен С ұнтағының қоспасын пайдаланады, графит матрицасы кірістіру ұнтағына орналастырылады, ал жоғары температуралы агломерация инертті газда жүзеге асырылады, ақырында графит матрицасының бетінде SiC жабыны алынады. Процесс қарапайым және жабын мен субстрат арасындағы комбинация жақсы, бірақ қалыңдық бағыты бойынша жабынның біркелкілігі нашар, бұл көбірек саңылауларды шығаруға оңай және тотығуға төзімділіктің нашар болуына әкеледі.
Қылқаламмен жабу әдісі:
Қылқаламмен жабу әдісі негізінен графит матрицасының бетіндегі сұйық шикізатты щеткамен сүрту, содан кейін жабынды дайындау үшін шикізатты белгілі бір температурада өңдеу болып табылады. Процесс қарапайым және құны төмен, бірақ щеткамен жабу әдісімен дайындалған жабын субстратпен үйлескенде әлсіз, жабынның біркелкілігі нашар, жабын жұқа және тотығуға төзімділігі төмен және оған көмектесу үшін басқа әдістер қажет.
Плазмалық бүрку әдісі:
Плазмалық бүрку әдісі негізінен балқытылған немесе жартылай балқытылған шикізатты плазмалық пистолетпен графиттік матрицаның бетіне бүрку, содан кейін қатып, жабын түзу үшін байланыстыру болып табылады. Әдіс қарапайым жұмыс істейді және салыстырмалы түрде тығыз кремний карбиді жабындысын дайындай алады, бірақ әдіспен дайындалған кремний карбиді жабыны көбінесе тым әлсіз және тотығуға төзімділіктің әлсіздігіне әкеледі, сондықтан ол әдетте жабынның сапасын жақсарту үшін SiC композиттік жабынын дайындау үшін қолданылады.
Гель-зол әдісі:
Гель-зол әдісі негізінен матрицаның бетін жабатын біркелкі және мөлдір зол ерітіндісін дайындау, гельге кептіру, содан кейін жабынды алу үшін агломерациялау болып табылады. Бұл әдісті пайдалану оңай және құны төмен, бірақ өндірілген жабынның термиялық соққыға төзімділігі төмен және жеңіл крекинг сияқты кейбір кемшіліктері бар, сондықтан оны кеңінен қолдануға болмайды.
Химиялық газ реакциясы (CVR):
CVR негізінен жоғары температурада SiO буын алу үшін Si және SiO2 ұнтағын қолдану арқылы SiC жабынын жасайды және C материалының субстратының бетінде бірқатар химиялық реакциялар жүреді. Бұл әдіспен дайындалған SiC жабыны субстратпен тығыз байланыстырылған, бірақ реакция температурасы жоғары және құны жоғары.
Химиялық булардың тұндыру (CVD):
Қазіргі уақытта CVD субстрат бетіне SiC жабындарын дайындаудың негізгі технологиясы болып табылады. Негізгі процесс субстрат бетіндегі газ фазасының реактивті материалының физикалық және химиялық реакцияларының сериясы болып табылады және ақырында SiC жабыны субстрат бетіне тұндыру арқылы дайындалады. CVD технологиясы бойынша дайындалған SiC жабыны субстраттың бетіне тығыз байланыстырылған, бұл субстрат материалының тотығуға төзімділігін және абляцияға төзімділігін тиімді жақсарта алады, бірақ бұл әдістің тұндыру уақыты ұзағырақ, ал реакция газында белгілі бір улы газ бар.
SiC қапталған графит негізінің нарықтық жағдайы
Шетелдік өндірушілер ерте бастағанда, олар айқын көшбасшылық пен жоғары нарық үлесіне ие болды. Халықаралық деңгейде SiC қапталған графит негізінің негізгі жеткізушілері голландиялық Xycard, Германия SGL Carbon (SGL), Japan Toyo Carbon, Америка Құрама Штаттарының MEMC және басқа да компаниялар болып табылады, олар негізінен халықаралық нарықты алады. Қытай графит матрицасының бетіндегі SiC жабынының біркелкі өсуінің негізгі негізгі технологиясын бұзғанымен, жоғары сапалы графит матрицасы әлі күнге дейін неміс SGL, Japan Toyo Carbon және басқа кәсіпорындарға сүйенеді, отандық кәсіпорындар ұсынатын графит матрицасы жылу өткізгіштікке, серпімділік модуліне, қатаң сапа модуліне және басқа да тор ақауларына байланысты қызмет ету мерзіміне әсер етеді. MOCVD жабдығы SiC қапталған графит негізін пайдалану талаптарына жауап бере алмайды.
Қытайдың жартылай өткізгіш өнеркәсібі қарқынды дамып келеді, MOCVD эпитаксиалды жабдығын локализациялау жылдамдығының бірте-бірте ұлғаюымен және басқа технологиялық қосымшалардың кеңеюімен болашақ SiC қапталған графит негізіндегі өнім нарығы тез өседі деп күтілуде. Алдын ала салалық есептер бойынша, графит базасының ішкі нарығы алдағы бірнеше жылда 500 миллион юаньнан асады.
SiC қапталған графит негізі құрама жартылай өткізгішті индустрияландыру жабдықтарының негізгі құрамдас бөлігі болып табылады, оны өндіру мен өндірудің негізгі негізгі технологиясын меңгеру және бүкіл шикізат-процесс-жабдық өнеркәсіп тізбегін оқшаулауды жүзеге асыру Қытайдың жартылай өткізгіш өнеркәсібінің дамуын қамтамасыз ету үшін үлкен стратегиялық мәнге ие. Отандық SiC қапталған графит негізінің өрісі қарқынды дамып келеді және өнімнің сапасы жақын арада халықаралық озық деңгейге жетуі мүмкін.
Жіберу уақыты: 24 шілде 2023 ж