Bingehên grafîtê yên bi pêçandina SiC bi gelemperî ji bo piştgirîkirin û germkirina substratên krîstalên yekane di alavên depoya buhara kîmyewî ya metal-organîk (MOCVD) de têne bikar anîn. Aramiya germî, yekrengiya germî û parametreyên din ên performansê yên bingeha grafîtê ya bi pêçandina SiC di kalîteya mezinbûna materyalê epitaksiyal de rolek diyarker dilîzin, ji ber vê yekê ew pêkhateya sereke ya alavên MOCVD ye.
Di pêvajoya çêkirina waferan de, qatên epitaksiyal li ser hin substratên waferan têne çêkirin da ku çêkirina amûran hêsan bikin. Amûrên LED-ê yên tîpîk ên ku ronahiyê derdixin, hewce ne ku qatên epitaksiyal ên GaAs li ser substratên silîkonê amade bikin; Qata epitaksiyal a SiC li ser substrata SiC ya guhêzbar ji bo çêkirina amûrên wekî SBD, MOSFET, û hwd., ji bo sepanên voltaja bilind, herika bilind û hêzê yên din tê çandin; Qata epitaksiyal a GaN li ser substrata SiC ya nîv-îzolekirî tê çêkirin da ku HEMT û amûrên din ji bo sepanên RF-ê yên wekî ragihandinê bêtir werin çêkirin. Ev pêvajo ji alavên CVD veqetandî nîne.
Di alavên CVD de, substrat nikare rasterast li ser metalê were danîn an jî tenê li ser bingehek ji bo danîna epitaksiyal were danîn, ji ber ku ew herikîna gazê (horizontal, vertîkal), germahî, zext, sabîtkirin, rijandina gemaran û aliyên din ên faktorên bandorê vedihewîne. Ji ber vê yekê, bingehek hewce ye, û dûv re substrat li ser dîskê tê danîn, û dûv re danîna epitaksiyal li ser substratê bi karanîna teknolojiya CVD tê kirin, û ev bingeh bingeha grafîtê ya bi SiC pêçayî ye (ku wekî tepsiyê jî tê zanîn).
Bingehên grafîtê yên bi pêçandina SiC bi gelemperî ji bo piştgirîkirin û germkirina substratên krîstalên yekane di alavên depoya buhara kîmyewî ya metal-organîk (MOCVD) de têne bikar anîn. Aramiya germî, yekrengiya germî û parametreyên din ên performansê yên bingeha grafîtê ya bi pêçandina SiC di kalîteya mezinbûna materyalê epitaksiyal de rolek diyarker dilîzin, ji ber vê yekê ew pêkhateya sereke ya alavên MOCVD ye.
Depokirina buxara kîmyewî ya metal-organîk (MOCVD) teknolojiya sereke ye ji bo mezinbûna epitaksiyal a fîlmên GaN di LED-a şîn de. Ew xwedî avantajên xebitandina hêsan, rêjeya mezinbûna kontrolkirî û paqijiya bilind a fîlmên GaN e. Wekî pêkhateyek girîng di odeya reaksiyonê ya alavên MOCVD de, bingeha hilgirtinê ya ku ji bo mezinbûna epitaksiyal a fîlma GaN tê bikar anîn divê xwedî avantajên berxwedana germahiya bilind, rêberiya germî ya yekreng, aramiya kîmyewî ya baş, berxwedana şoka germî ya bihêz û hwd. be. Materyalê grafît dikare şertên jorîn bicîh bîne.
Wekî yek ji pêkhateyên bingehîn ên alavên MOCVD, bingeha grafîtê hilgir û laşê germkirinê yê substratê ye, ku rasterast yekrengî û paqijiya materyalê fîlmê diyar dike, ji ber vê yekê kalîteya wê rasterast bandorê li amadekirina pelê epitaxial dike, û di heman demê de, bi zêdebûna hejmara karanîn û guherîna şert û mercên xebatê re, lixwekirina wê pir hêsan e, ku aîdî madeyên xerckirinê ye.
Her çend grafît xwedî îqtîsada germî û aramiya wê ya pir baş be jî, wekî pêkhateyeke bingehîn a alavên MOCVD avantajeke wê ya baş heye, lê di pêvajoya hilberînê de, grafît dê ji ber bermayiyên gazên korozîf û organîkên metalîk tozê korozyon bike, û temenê karûbarê bingeha grafîtê dê pir kêm bibe. Di heman demê de, toza grafîtê ya ku dikeve dê bibe sedema gemarîbûna çîpê.
Derketina holê ya teknolojiya pêçandinê dikare sabîtkirina toza rûberê peyda bike, guhêrbarîya germê baştir bike, û belavbûna germê wekhev bike, ku ev bûye teknolojiya sereke ji bo çareserkirina vê pirsgirêkê. Pêçandina rûberê ya bingeha grafîtê di hawîrdora karanîna alavên MOCVD de divê taybetmendiyên jêrîn bicîh bîne:
(1) Bingeha grafîtê dikare bi tevahî were pêçandin, û dendika wê baş e, wekî din bingeha grafîtê di gaza korozîf de bi hêsanî dikare were xişandin.
(2) Hêza têkelkirinê bi bingeha grafîtê re bilind e da ku piştrast bike ku piştî çend çerxên germahiya bilind û germahiya nizm, pêçan bi hêsanî nekeve.
(3) Ew xwedî aramiya kîmyewî ya baş e da ku ji têkçûna pêçanê di germahiya bilind û atmosfera korozîf de dûr bikeve.
SiC xwedî avantajên berxwedana korozyonê, îhtîmala bilind a guhêrbar, berxwedana şoka germî û aramiya kîmyewî ya bilind e, û dikare di atmosfera epitaksiyal a GaN de baş bixebite. Wekî din, katsayiya berfirehbûna germî ya SiC pir hindik ji ya grafîtê cuda ye, ji ber vê yekê SiC materyalê bijarte ye ji bo pêçandina rûyê bingeha grafîtê.
Niha, SiC ya hevpar bi piranî ji cureyên 3C, 4H û 6H ye, û karanînên SiC yên cureyên krîstalên cuda cuda ne. Bo nimûne, 4H-SiC dikare cîhazên bi hêza bilind çêbike; 6H-SiC herî aram e û dikare cîhazên fotoelektrîkî çêbike; Ji ber ku avahiya wê dişibihe GaN, 3C-SiC dikare ji bo hilberîna qata epitaksiyal a GaN û çêkirina cîhazên RF yên SiC-GaN were bikar anîn. 3C-SiC bi gelemperî wekî β-SiC jî tê zanîn, û karanînek girîng a β-SiC wekî materyalek fîlim û pêçandinê ye, ji ber vê yekê β-SiC niha materyalê sereke ji bo pêçandinê ye.
Rêbaza amadekirina pêçandina karbîda siliconê
Niha, rêbazên amadekirina pêçandina SiC bi giranî rêbaza gel-sol, rêbaza bicihkirinê, rêbaza pêçandina firçeyê, rêbaza rijandina plazmayê, rêbaza reaksiyona gaza kîmyewî (CVR) û rêbaza depoya buhara kîmyewî (CVD) dihewîne.
Rêbaza bicihkirinê:
Ev rêbaz cureyekî sinterkirina qonaxa hişk a germahiya bilind e, ku bi giranî tevliheviya toza Si û toza C wekî toza bicîhkirinê bikar tîne, matrîksa grafîtê di toza bicîhkirinê de tê danîn, û sinterkirina germahiya bilind di gaza bêbandor de tê kirin, û di dawiyê de pêça SiC li ser rûyê matrîksa grafîtê tê bidestxistin. Pêvajo hêsan e û tevliheviya di navbera pêçandin û substratê de baş e, lê yekrengiya pêçandinê li gorî qalindahiyê xirab e, ku bi hêsanî çêkirina qulên zêdetir dike û dibe sedema berxwedana oksîdasyonê ya xirab.
Rêbaza pêçandina bi firçeyê:
Rêbaza pêçandina bi firçeyê bi giranî ew e ku madeya xav a şile li ser rûyê matrîksa grafîtê firçe were kirin, û dûv re madeya xav di germahiyek diyarkirî de were hişk kirin da ku pêç were amadekirin. Pêvajo hêsan e û lêçûn kêm e, lê pêçandina ku bi rêbaza pêçandina bi firçeyê tê amadekirin di têkiliya bi substratê re qels e, yekrengiya pêçandinê nebaş e, pêçandin zirav e û berxwedana oksîdasyonê kêm e, û ji bo alîkariya wê rêbazên din hewce ne.
Rêbaza spreykirina plazmayê:
Rêbaza spreykirina plazmayê bi giranî ew e ku madeyên xav ên heliyayî an nîv-heliyayî li ser rûyê matrîksa grafîtê bi çeka plazmayê werin spreykirin, û dûv re hişk bibin û werin girêdan da ku pêçek çêbibe. Rêbaz karanîna wê hêsan e û dikare pêçek silîkon karbîdê ya nisbeten tîr amade bike, lê pêçandina silîkon karbîdê ya bi vê rêbazê ve hatî amadekirin pir caran pir qels e û dibe sedema berxwedana oksîdasyonê ya qels, ji ber vê yekê ew bi gelemperî ji bo amadekirina pêçandina kompozît a SiC tê bikar anîn da ku kalîteya pêçandinê baştir bike.
Rêbaza gel-sol:
Rêbaza jel-sol bi giranî amadekirina çareseriyeke sol a yekreng û zelal e ku rûyê matrîksê vedişêre, zuwa dibe û dibe jel û dû re jî tê sinterkirin da ku pêçek çêbibe. Ev rêbaz hêsan tê bikaranîn û lêçûna wê kêm e, lê pêça ku tê hilberandin hin kêmasiyên wê hene wekî berxwedana şoka germî ya kêm û şikestina hêsan, ji ber vê yekê ew nikare bi berfirehî were bikar anîn.
Reaksiyona Gaza Kîmyewî (CVR):
CVR bi giranî bi karanîna toza Si û SiO2 ji bo çêkirina buxara SiO di germahiya bilind de, pêça SiC çêdike, û rêze reaksiyonên kîmyewî li ser rûyê substrata materyalê C çêdibin. Pêça SiC ya ku bi vê rêbazê tê amadekirin bi awayekî nêzîk bi substratê ve girêdayî ye, lê germahiya reaksiyonê bilindtir e û lêçûn jî bilindtir e.
Depozîsyona Buhara Kîmyewî (CVD):
Niha, CVD teknolojiya sereke ye ji bo amadekirina pêça SiC li ser rûyê substratê. Pêvajoya sereke rêze reaksiyonên fîzîkî û kîmyewî yên materyalê reaktantê qonaxa gazê li ser rûyê substratê ye, û di dawiyê de pêça SiC bi danîna li ser rûyê substratê tê amadekirin. Pêça SiC ya ku bi teknolojiya CVD tê amadekirin bi rûyê substratê ve bi zexmî ve girêdayî ye, ku dikare berxwedana oksîdasyonê û berxwedana ablatîf a materyalê substratê bi bandor baştir bike, lê dema danîna vê rêbazê dirêjtir e, û gaza reaksiyonê gazek jehrîn a diyarkirî heye.
Rewşa bazarê ya bingeha grafîtê ya pêçayî ya SiC
Dema ku hilberînerên biyanî zû dest pê kirin, ew xwedî pêşengiyek eşkere û para bazarê ya bilind bûn. Li seranserê navneteweyî, dabînkerên sereke yên bingeha grafîtê ya bi pêçandina SiC Holendî Xycard, Almanya SGL Carbon (SGL), Japonya Toyo Carbon, Dewletên Yekbûyî yên Amerîkayê MEMC û pargîdaniyên din in, ku bi bingehîn bazara navneteweyî dagir dikin. Her çend Çînê teknolojiya bingehîn a mezinbûna yekreng a pêçandina SiC li ser rûyê matrîksa grafîtê şikandibe jî, matrîksa grafîtê ya bi kalîte hîn jî bi SGL ya Almanî, Japonya Toyo Carbon û pargîdaniyên din ve girêdayî ye, matrîksa grafîtê ya ku ji hêla pargîdaniyên navxweyî ve tê peyda kirin ji ber konduktîvîteya germî, modula elastîk, modula hişk, kêmasiyên torê û pirsgirêkên din ên kalîteyê bandorê li jiyana karûbarê dike. Amûrên MOCVD nikarin hewcedariyên karanîna bingeha grafîtê ya bi pêçandina SiC bicîh bînin.
Pîşesaziya nîvconductor a Çînê bi lez pêş dikeve, bi zêdebûna gav bi gav a rêjeya herêmîkirina alavên epitaksiyal ên MOCVD û berfirehkirina sepanên pêvajoyên din, tê payîn ku bazara hilberên bingeha grafîtê ya bi pêçandina SiC ya pêşerojê bi lez mezin bibe. Li gorî texmînên destpêkê yên pîşesaziyê, bazara bingeha grafîtê ya navxweyî dê di çend salên pêş de ji 500 mîlyon yuanî derbas bibe.
Bingeha grafîtê ya bi pêçandina SiC pêkhateya bingehîn a alavên pîşesazîkirina nîvconductorên pêkhatî ye, û serweriya teknolojiya bingehîn a sereke ya hilberîn û çêkirina wê, û bicihkirina tevahiya zincîra pîşesaziya materyalên xav-pêvajo-alavan ji bo misogerkirina pêşkeftina pîşesaziya nîvconductor a Çînê xwedî girîngiyeke stratejîk a mezin e. Qada bingeha grafîtê ya bi pêçandina SiC ya navxweyî geş dibe, û kalîteya hilberê dikare di demek nêzîk de bigihîje asta pêşkeftî ya navneteweyî.
Dema weşandinê: 24ê Tîrmehê, 2023