SiC менен капталган графит негиздери металл-органикалык химиялык буу чөктүрүү (MOCVD) жабдууларында монокристаллдык субстраттарды колдоо жана жылытуу үчүн кеңири колдонулат. SiC менен капталган графит негизинин жылуулук туруктуулугу, жылуулук бирдейлиги жана башка иштөө параметрлери эпитаксиалдык материалдын өсүшүнүн сапатында чечүүчү ролду ойнойт, ошондуктан ал MOCVD жабдууларынын негизги компоненти болуп саналат.
Пластинаны өндүрүү процессинде, түзмөктөрдү өндүрүүнү жеңилдетүү үчүн айрым пластинка субстраттарына эпитаксиалдык катмарлар андан ары курулат. Типтүү LED жарык чыгаруучу түзүлүштөр кремний субстраттарына GaAs эпитаксиалдык катмарларын даярдоону талап кылат; SiC эпитаксиалдык катмары жогорку чыңалуудагы, жогорку токтогу жана башка кубаттуулуктагы колдонмолор үчүн SBD, MOSFET ж.б. сыяктуу түзмөктөрдү куруу үчүн өткөргүч SiC субстратына өстүрүлөт; GaN эпитаксиалдык катмары HEMT жана байланыш сыяктуу RF колдонмолору үчүн башка түзмөктөрдү андан ары куруу үчүн жарым изоляцияланган SiC субстратына курулат. Бул процесс CVD жабдууларынан ажырагыс.
CVD жабдууларында негизди түздөн-түз металлга коюуга же жөн гана эпитаксиалдык чөктүрүү үчүн негизге коюуга болбойт, анткени ал газ агымын (горизонталдуу, вертикалдуу), температураны, басымды, фиксацияны, булгоочу заттардын бөлүнүп чыгышын жана таасир этүүчү факторлордун башка аспектилерин камтыйт. Ошондуктан, негиз керек, андан кийин негиз дискке коюлат, андан кийин эпитаксиалдык чөктүрүү CVD технологиясын колдонуу менен негизге жүргүзүлөт жана бул негиз SiC менен капталган графит негизи (ошондой эле лоток деп аталат).
SiC менен капталган графит негиздери металл-органикалык химиялык буу чөктүрүү (MOCVD) жабдууларында монокристаллдык субстраттарды колдоо жана жылытуу үчүн кеңири колдонулат. SiC менен капталган графит негизинин жылуулук туруктуулугу, жылуулук бирдейлиги жана башка иштөө параметрлери эпитаксиалдык материалдын өсүшүнүн сапатында чечүүчү ролду ойнойт, ошондуктан ал MOCVD жабдууларынын негизги компоненти болуп саналат.
Металл-органикалык химиялык буу чөктүрүү (MOCVD) көк LEDдеги GaN пленкаларын эпитаксиалдык өстүрүүнүн негизги технологиясы болуп саналат. Ал жөнөкөй иштөө, башкарылуучу өсүү ылдамдыгы жана GaN пленкаларынын жогорку тазалыгы сыяктуу артыкчылыктарга ээ. MOCVD жабдууларынын реакция камерасындагы маанилүү компонент катары, GaN пленкасынын эпитаксиалдык өсүшү үчүн колдонулган подшипник негизи жогорку температурага туруктуулук, бирдей жылуулук өткөрүмдүүлүгү, жакшы химиялык туруктуулук, күчтүү жылуулук соккусуна туруктуулук ж.б. артыкчылыктарга ээ болушу керек. Графит материалы жогорудагы шарттарга жооп бере алат.
MOCVD жабдууларынын негизги компоненттеринин бири катары, графит негизи субстраттын алып жүрүүчүсү жана жылытуучу денеси болуп саналат, ал пленка материалынын бирдейлигин жана тазалыгын түздөн-түз аныктайт, ошондуктан анын сапаты эпитаксиалдык барактын даярдалышына түздөн-түз таасир этет жана ошол эле учурда, колдонуулардын санынын көбөйүшү жана жумуш шарттарынын өзгөрүшү менен, аны кийүү абдан оңой, керектелүүчү материалдарга таандык.
Графит жылуулук өткөрүмдүүлүгү жана туруктуулугу мыкты болгону менен, MOCVD жабдууларынын негизги компоненти катары жакшы артыкчылыкка ээ, бирок өндүрүш процессинде графит дат басуучу газдардын жана металл органикалык заттардын калдыктарынан улам порошокту дат басып, графит негизинин кызмат мөөнөтү бир топ кыскарат. Ошол эле учурда, графит порошогунун түшүп кетиши чиптин булганышына алып келет.
Каптоо технологиясынын пайда болушу беттик порошокту фиксациялоону камсыздай алат, жылуулук өткөрүмдүүлүгүн жогорулатат жана жылуулук бөлүштүрүүнү теңдейт, бул көйгөйдү чечүүнүн негизги технологиясына айланды. MOCVD жабдууларын колдонуу чөйрөсүндө графит негизинин беттик каптоосу төмөнкү мүнөздөмөлөргө жооп бериши керек:
(1) Графит негизин толугу менен ороп койсо болот, тыгыздыгы жакшы, болбосо графит негизи дат басуучу газда оңой эле дат басып кетет.
(2) Графит негизи менен айкалышкан бекемдик жогору, бул каптаманын бир нече жогорку температура жана төмөнкү температура циклдеринен кийин оңой менен түшүп калбашы үчүн шарт түзөт.
(3) Жогорку температурада жана дат басуучу атмосферада каптоо бузулушун болтурбоо үчүн жакшы химиялык туруктуулукка ээ.
SiC коррозияга туруктуулук, жогорку жылуулук өткөрүмдүүлүгү, жылуулук соккусуна туруктуулук жана жогорку химиялык туруктуулук сыяктуу артыкчылыктарга ээ жана GaN эпитаксиалдык атмосферасында жакшы иштей алат. Мындан тышкары, SiCнин жылуулук кеңейүү коэффициенти графиттикинен анча айырмаланбайт, ошондуктан SiC графит негизинин бетин каптоо үчүн артыкчылыктуу материал болуп саналат.
Учурда кеңири таралган SiC негизинен 3C, 4H жана 6H түрлөрү болуп саналат жана ар кандай кристалл түрлөрүнүн SiC колдонулушу ар башка. Мисалы, 4H-SiC жогорку кубаттуулуктагы түзүлүштөрдү чыгара алат; 6H-SiC эң туруктуу жана фотоэлектрдик түзүлүштөрдү чыгара алат; GaNге окшош түзүлүшүнөн улам, 3C-SiC GaN эпитаксиалдык катмарын өндүрүү жана SiC-GaN RF түзүлүштөрүн өндүрүү үчүн колдонулушу мүмкүн. 3C-SiC ошондой эле β-SiC деп да белгилүү жана β-SiC пленка жана каптоочу материал катары маанилүү колдонулушу болуп саналат, ошондуктан β-SiC учурда каптоо үчүн негизги материал болуп саналат.
Кремний карбидинин каптоосун даярдоо ыкмасы
Учурда SiC каптоосун даярдоо ыкмаларына негизинен гель-золь ыкмасы, киргизүү ыкмасы, щетка менен каптоо ыкмасы, плазма чачуу ыкмасы, химиялык газ реакциясы ыкмасы (CVR) жана химиялык буу чөктүрүү ыкмасы (CVD) кирет.
Киргизүү ыкмасы:
Бул ыкма жогорку температурадагы катуу фазалуу бышыруу ыкмасынын бир түрү болуп саналат, анда негизинен Si порошогу менен C порошогунун аралашмасы камтуу порошогу катары колдонулат, графит матрицасы камтуу порошогуна салынат жана жогорку температурадагы бышыруу инерттүү газда жүргүзүлөт, акырында графит матрицасынын бетинде SiC каптоосу алынат. Процесс жөнөкөй жана каптоо менен субстраттын айкалышы жакшы, бирок каптоонун калыңдык багыты боюнча бирдейлиги начар, бул көбүрөөк тешиктерди пайда кылууга жана начар кычкылданууга алып келет.
Щетка менен каптоо ыкмасы:
Щетка менен каптоо ыкмасы негизинен суюк чийки затты графит матрицасынын бетине щетка менен сүртүү, андан кийин чийки затты белгилүү бир температурада кургатып, каптоону даярдоо болуп саналат. Процесс жөнөкөй жана баасы төмөн, бирок щетка менен каптоо ыкмасы менен даярдалган каптоо негиз менен айкалышып алсыз, каптоонун бирдейлиги начар, каптоо жука жана кычкылданууга туруктуулугу төмөн, жана ага жардам берүү үчүн башка ыкмалар керек.
Плазма чачуу ыкмасы:
Плазмалык чачыратуу ыкмасы негизинен эриген же жарым эриген чийки заттарды графит матрицасынын бетине плазмалык тапанча менен чачып, андан кийин катууланып, каптама пайда кылуу үчүн байланыштырат. Бул ыкманы колдонуу жөнөкөй жана салыштырмалуу тыгыз кремний карбидинин каптамасын даярдай алат, бирок ыкма менен даярдалган кремний карбидинин каптамасы көп учурда өтө алсыз болуп, кычкылданууга туруктуулугунун начарлашына алып келет, ошондуктан ал көбүнчө каптаманын сапатын жакшыртуу үчүн SiC композиттик каптамасын даярдоодо колдонулат.
Гель-золь ыкмасы:
Гель-золь ыкмасы негизинен матрицанын бетин каптаган бирдей жана тунук золь эритмесин даярдоо, гельге кургатуу жана андан кийин каптоо алуу үчүн бышыруу болуп саналат. Бул ыкманы колдонуу жөнөкөй жана баасы төмөн, бирок өндүрүлгөн каптоо жылуулук соккусуна туруктуулугу төмөн жана оңой жарака кетиши сыяктуу кемчиликтерге ээ, ошондуктан аны кеңири колдонууга болбойт.
Химиялык газ реакциясы (ХГР):
CVR негизинен Si жана SiO2 порошогун колдонуп, жогорку температурада SiO буусун пайда кылуу менен SiC каптоосун пайда кылат жана C материалынын субстратынын бетинде бир катар химиялык реакциялар жүрөт. Бул ыкма менен даярдалган SiC каптоосу субстрат менен тыгыз байланышта болот, бирок реакциянын температурасы жогору жана баасы жогору.
Химиялык буу чөкмөсү (ХБЧ):
Учурда CVD субстраттын бетине SiC каптоосун даярдоонун негизги технологиясы болуп саналат. Негизги процесс - бул газ фазасындагы реагент материалынын субстраттын бетиндеги бир катар физикалык жана химиялык реакциялары, акырында SiC каптоосу субстраттын бетине чөктүрүү жолу менен даярдалат. CVD технологиясы менен даярдалган SiC каптоосу субстраттын бетине тыгыз байланышта болот, бул субстрат материалынын кычкылданууга туруктуулугун жана абляциялык туруктуулугун натыйжалуу жакшырта алат, бирок бул ыкманын чөктүрүү убактысы узагыраак жана реакция газында белгилүү бир уулуу газ бар.
SiC менен капталган графит базасынын рыногундагы жагдай
Чет элдик өндүрүүчүлөр эрте баштаганда, алар ачык алдыңкы орунда жана рыноктун жогорку үлүшүнө ээ болушкан. Эл аралык деңгээлде SiC менен капталган графит негизинин негизги жеткирүүчүлөрү голландиялык Xycard, Германия SGL Carbon (SGL), Япониянын Toyo Carbon, АКШнын MEMC жана башка компаниялар болуп саналат, алар негизинен эл аралык рынокту ээлейт. Кытай графит матрицасынын бетинде SiC каптоосун бирдей өстүрүүнүн негизги өзөктүк технологиясын жеңип өткөнү менен, жогорку сапаттагы графит матрицасы дагы эле Германиянын SGL, Япониянын Toyo Carbon жана башка ишканаларына таянат, бирок ата мекендик ишканалар тарабынан берилген графит матрицасы жылуулук өткөрүмдүүлүгү, серпилгичтик модулу, катуу модулу, торчо кемчиликтери жана башка сапат көйгөйлөрүнөн улам кызмат мөөнөтүн кыскартат. MOCVD жабдуулары SiC менен капталган графит негизин колдонуу талаптарына жооп бере албайт.
Кытайдын жарым өткөргүчтөр өнөр жайы тездик менен өнүгүп жатат, MOCVD эпитаксиалдык жабдууларын локалдаштыруу көрсөткүчүнүн акырындык менен жогорулашы жана башка процесстик колдонмолордун кеңейиши менен келечектеги SiC капталган графит базалык продуктуларынын рыногу тездик менен өсөт деп күтүлүүдө. Алдын ала тармактык эсептөөлөргө ылайык, жакынкы бир нече жылда ички графит базалык рыногу 500 миллион юандан ашат.
SiC менен капталган графит негизи кошулма жарым өткөргүчтөрдү индустриялаштыруу жабдууларынын негизги компоненти болуп саналат, аны өндүрүүнүн жана өндүрүүнүн негизги өзөк технологиясын өздөштүрүү жана чийки зат-процесс-жабдуулар өнөр жай чынжырынын локализациясын ишке ашыруу Кытайдын жарым өткөргүчтөр өнөр жайынын өнүгүшүн камсыз кылуу үчүн чоң стратегиялык мааниге ээ. Ата мекендик SiC менен капталган графит негизи тармагы гүлдөп өнүгүп жатат жана продукциянын сапаты жакында эл аралык алдыңкы деңгээлге жетет.
Жарыяланган убактысы: 2023-жылдын 24-июлу