SiC 코팅 흑연 기판은 금속유기화학기상증착(MOCVD) 장비에서 단결정 기판을 지지하고 가열하는 데 일반적으로 사용됩니다. SiC 코팅 흑연 기판의 열 안정성, 열 균일성 및 기타 성능 매개변수는 에피택셜 물질 성장의 품질에 결정적인 역할을 하므로 MOCVD 장비의 핵심 구성 요소입니다.
웨이퍼 제조 공정에서, 소자 제작을 용이하게 하기 위해 일부 웨이퍼 기판 위에 에피택셜 층을 추가로 형성합니다. 일반적인 LED 발광 소자는 실리콘 기판 위에 GaAs 에피택셜 층을 형성해야 합니다. 고전압, 고전류 및 기타 전력 응용 분야에 사용되는 SBD, MOSFET 등의 소자 제작을 위해서는 전도성 SiC 기판 위에 SiC 에피택셜 층을 성장시켜야 합니다. 또한, 통신과 같은 RF 응용 분야에 사용되는 HEMT 및 기타 소자 제작을 위해서는 반절연 SiC 기판 위에 GaN 에피택셜 층을 형성해야 합니다. 이러한 공정은 CVD 장비와 필수적으로 연관되어 있습니다.
CVD 장비에서는 기판을 금속 위에 직접 놓거나 단순히 베이스 위에 올려놓는 방식으로 에피택셜 증착을 할 수 없습니다. 이는 가스 흐름(수평, 수직), 온도, 압력, 고정, 오염물질 제거 등 여러 가지 영향 요인이 작용하기 때문입니다. 따라서 기판을 디스크 형태의 베이스(SiC 코팅된 흑연 베이스, 트레이라고도 함) 위에 놓고 CVD 기술을 이용하여 기판 위에 에피택셜 증착을 진행해야 합니다.
SiC 코팅 흑연 기판은 금속유기화학기상증착(MOCVD) 장비에서 단결정 기판을 지지하고 가열하는 데 일반적으로 사용됩니다. SiC 코팅 흑연 기판의 열 안정성, 열 균일성 및 기타 성능 매개변수는 에피택셜 물질 성장의 품질에 결정적인 역할을 하므로 MOCVD 장비의 핵심 구성 요소입니다.
금속유기화학기상증착(MOCVD)은 청색 LED용 GaN 박막의 에피택셜 성장에 널리 사용되는 기술입니다. MOCVD는 조작이 간단하고, 성장 속도를 제어할 수 있으며, GaN 박막의 순도가 높다는 장점이 있습니다. MOCVD 장비의 반응 챔버에서 중요한 구성 요소인 GaN 박막 에피택셜 성장용 베어링 베이스는 고온 내성, 균일한 열전도율, 우수한 화학적 안정성, 강한 열충격 저항성 등의 특성을 가져야 합니다. 흑연 소재는 이러한 조건을 모두 충족할 수 있습니다.
MOCVD 장비의 핵심 구성 요소 중 하나인 흑연 기판은 기판의 지지체이자 발열체로서, 박막 재료의 균일성과 순도를 직접적으로 결정짓는 요소입니다. 따라서 흑연 기판의 품질은 에피택셜 박막 제조에 직접적인 영향을 미치며, 동시에 사용 횟수 증가 및 작업 조건 변화에 따라 마모가 매우 쉽게 발생하여 소모품에 속합니다.
흑연은 열전도율과 안정성이 뛰어나 MOCVD 장비의 기본 구성 요소로서 큰 장점을 갖고 있지만, 생산 과정에서 부식성 가스와 금속 유기물의 잔류물로 인해 분말을 부식시켜 흑연 기판의 수명을 크게 단축시킵니다. 또한, 낙하하는 흑연 분말은 칩을 오염시키는 원인이 됩니다.
코팅 기술의 등장으로 표면 분말 고정, 열전도율 향상, 열 분포 균일화 등이 가능해지면서 이 문제를 해결하는 주요 기술이 되었습니다. MOCVD 장비 사용 환경에서 흑연 기판의 표면 코팅은 다음과 같은 특성을 충족해야 합니다.
(1) 흑연 바탕은 완전히 감싸질 수 있고 밀도가 좋으며 그렇지 않으면 흑연 바탕은 부식성 가스에 의해 쉽게 부식됩니다.
(2) 흑연 기반과의 결합 강도가 높아 고온 및 저온 사이클이 여러 번 반복된 후에도 코팅이 쉽게 벗겨지지 않습니다.
(3) 고온 및 부식성 분위기에서 코팅 실패를 방지하기 위해 화학적 안정성이 우수합니다.
SiC는 내식성, 높은 열전도율, 열충격 저항성 및 높은 화학적 안정성 등의 장점을 가지고 있어 GaN 에피택셜 분위기에서 우수한 성능을 발휘합니다. 또한, SiC의 열팽창 계수는 흑연과 거의 차이가 없으므로 흑연 기판의 표면 코팅에 적합한 소재입니다.
현재 일반적으로 사용되는 SiC는 주로 3C, 4H, 6H형이며, 결정 구조에 따라 용도가 다릅니다. 예를 들어, 4H-SiC는 고출력 소자 제조에 사용되고, 6H-SiC는 가장 안정적인 결정 구조로 광전 소자 제조에 사용됩니다. 3C-SiC는 GaN과 유사한 구조 덕분에 GaN 에피택셜 층 형성 및 SiC-GaN RF 소자 제조에 사용될 수 있습니다. 3C-SiC는 β-SiC라고도 불리며, 특히 박막 및 코팅 소재로 널리 사용되어 현재 코팅재의 주요 소재로 자리 잡고 있습니다.
게시 시간: 2023년 8월 4일