Жартылай өткізгіш бөлшектер – SiC жабыны бар графит негізі

SiC жабындысымен қапталған графит негіздері металл-органикалық химиялық бу тұндыру (MOCVD) жабдықтарында монокристалды субстраттарды қолдау және қыздыру үшін кеңінен қолданылады. SiC жабындысымен қапталған графит негізінің термиялық тұрақтылығы, термиялық біркелкілігі және басқа да өнімділік параметрлері эпитаксиалды материалдың өсуінің сапасында шешуші рөл атқарады, сондықтан ол MOCVD жабдықтарының негізгі құрамдас бөлігі болып табылады.

Пластинаны өндіру процесінде құрылғыларды өндіруді жеңілдету үшін кейбір пластина негіздеріне эпитаксиалды қабаттар қосымша салынады. Әдеттегі жарықдиодты жарық шығаратын құрылғылар кремний негіздеріне GaAs эпитаксиалды қабаттарын дайындауы керек; SiC эпитаксиалды қабаты жоғары кернеулі, жоғары токты және басқа да қуатты қолданбаларға арналған SBD, MOSFET және т.б. сияқты құрылғыларды жасау үшін өткізгіш SiC негізіне өсіріледі; GaN эпитаксиалды қабаты жартылай оқшауланған SiC негізіне HEMT және байланыс сияқты РФ қолданбаларына арналған басқа құрылғыларды одан әрі құру үшін салынады. Бұл процесс CVD жабдықтарынан ажырамас.

CVD жабдығында негізді тікелей металға қоюға немесе эпитаксиалды тұндыру үшін негізге қоюға болмайды, себебі ол газ ағынын (көлденең, тік), температураны, қысымды, бекітуді, ластаушы заттардың төгілуін және әсер ету факторларының басқа аспектілерін қамтиды. Сондықтан негізді пайдалану, содан кейін негізді дискіге қою, содан кейін SiC жабыны бар графит негізі (науа деп те аталады) болып табылатын негізге эпитаксиалды тұндыру үшін CVD технологиясын қолдану қажет.

SiC жабындысымен қапталған графит негіздері металл-органикалық химиялық бу тұндыру (MOCVD) жабдықтарында монокристалды субстраттарды қолдау және қыздыру үшін кеңінен қолданылады. SiC жабындысымен қапталған графит негізінің термиялық тұрақтылығы, термиялық біркелкілігі және басқа да өнімділік параметрлері эпитаксиалды материалдың өсуінің сапасында шешуші рөл атқарады, сондықтан ол MOCVD жабдықтарының негізгі құрамдас бөлігі болып табылады.

Металл-органикалық химиялық бу тұндыру (MOCVD) көк жарықдиодты шамдарда GaN қабықшаларын эпитаксиалды өсірудің негізгі технологиясы болып табылады. Оның қарапайым жұмыс істеуі, басқарылатын өсу жылдамдығы және GaN қабықшаларының жоғары тазалығы сияқты артықшылықтары бар. MOCVD жабдығының реакция камерасындағы маңызды компонент ретінде GaN қабықшасының эпитаксиалды өсуі үшін қолданылатын мойынтірек негізі жоғары температураға төзімділік, біркелкі жылу өткізгіштік, жақсы химиялық тұрақтылық, күшті жылу соққысына төзімділік және т.б. артықшылықтарына ие болуы керек. Графит материалы жоғарыда аталған шарттарға сай келе алады.

MOCVD жабдығының негізгі компоненттерінің бірі ретінде графит негізі - бұл пленка материалының біркелкілігі мен тазалығын тікелей анықтайтын субстраттың тасымалдаушысы және қыздырғыш денесі, сондықтан оның сапасы эпитаксиалды парақты дайындауға тікелей әсер етеді, сонымен бірге пайдалану санының артуымен және жұмыс жағдайларының өзгеруімен ол тұтынылатын материалдарға жатады, тозу өте оңай.

Графит жылу өткізгіштігі мен тұрақтылығы жоғары болғанымен, MOCVD жабдығының негізгі компоненті ретінде жақсы артықшылыққа ие, бірақ өндіріс процесінде графит коррозиялық газдар мен металл органикалық заттардың қалдықтарына байланысты ұнтақты коррозияға ұшыратады, ал графит негізінің қызмет ету мерзімі айтарлықтай қысқарады. Сонымен қатар, графит ұнтағының құлауы чиптің ластануына әкеледі.

Жабу технологиясының пайда болуы беттік ұнтақты бекітуді қамтамасыз ете алады, жылу өткізгіштігін арттырады және жылу таралуын теңестіре алады, бұл осы мәселені шешудің негізгі технологиясына айналды. MOCVD жабдықтарын пайдалану ортасында графит негізінің беттік жабыны келесі сипаттамаларға сәйкес келуі керек:

(1) Графит негізін толығымен орап алуға болады, тығыздығы жақсы, әйтпесе графит негізі коррозиялық газда оңай коррозияға ұшырайды.

(2) Графит негізімен біріктірілген беріктік жоғары, бұл жабынның бірнеше жоғары температура мен төмен температура циклдерінен кейін оңай түсіп кетпеуін қамтамасыз етеді.

(3) Жоғары температура мен коррозиялық атмосферада жабынның бұзылуын болдырмау үшін жақсы химиялық тұрақтылыққа ие.

SiC коррозияға төзімділік, жоғары жылу өткізгіштік, жылу соққысына төзімділік және жоғары химиялық тұрақтылық сияқты артықшылықтарға ие және GaN эпитаксиалды атмосферасында жақсы жұмыс істей алады. Сонымен қатар, SiC жылу кеңею коэффициенті графиттен өте аз ерекшеленеді, сондықтан SiC графит негізінің бетін жабу үшін ең қолайлы материал болып табылады.

Қазіргі уақытта кең таралған SiC негізінен 3C, 4H және 6H типтері болып табылады, ал әртүрлі кристалл түрлерінің SiC қолданылуы әртүрлі. Мысалы, 4H-SiC жоғары қуатты құрылғыларды шығара алады; 6H-SiC ең тұрақты және фотоэлектрлік құрылғыларды шығара алады; GaN-ге ұқсас құрылымына байланысты 3C-SiC GaN эпитаксиалды қабатын және SiC-GaN RF құрылғыларын өндіру үшін пайдаланылуы мүмкін. 3C-SiC сонымен қатар β-SiC ретінде белгілі, және β-SiC-нің маңызды қолданылуы пленка және жабын материалы ретінде қолданылады, сондықтан β-SiC қазіргі уақытта жабынның негізгі материалы болып табылады.