SiC-beschichtete Graphitbasen ginn dacks benotzt fir Eenkristallsubstrater a metallorganesche chemesche Gasoflagerungsausrüstung (MOCVD) z'ënnerstëtzen an ze hëtzen. D'thermesch Stabilitéit, d'thermesch Uniformitéit an aner Leeschtungsparameter vun der SiC-beschichteter Graphitbasis spillen eng entscheedend Roll an der Qualitéit vum epitaktischen Materialwuesstum, dofir ass et den zentrale Schlësselkomponent vun der MOCVD-Ausrüstung.
Am Prozess vun der Waferherstellung ginn epitaktesch Schichten op verschiddene Wafersubstrater weider konstruéiert, fir d'Herstellung vun Apparater ze erliichteren. Typesch LED-Liichtemittéierend Apparater mussen epitaktesch Schichten aus GaAs op Siliziumsubstrater virbereeden; D'Epitaxschicht vu SiC gëtt op dem leitfäege SiC-Substrat fir de Bau vun Apparater wéi SBD, MOSFET, etc., fir Héichspannungs-, Héichstroum- an aner Energieapplikatiounen ugebaut; d'Epitaxschicht vu GaN gëtt op engem halbisoléierte SiC-Substrat konstruéiert, fir HEMT an aner Apparater fir RF-Applikatiounen wéi Kommunikatioun weider ze konstruéieren. Dëse Prozess ass onzertrennlech vun CVD-Ausrüstung.
An der CVD-Ausrüstung kann de Substrat net direkt op de Metall placéiert ginn oder einfach op eng Basis fir epitaktesch Oflagerung, well et de Gasstroum (horizontal, vertikal), Temperatur, Drock, Fixatioun, Oflagerung vu Schadstoffer an aner Aspekter vun den Aflossfaktoren involvéiert. Dofir ass eng Basis néideg, an dann gëtt de Substrat op d'Scheif placéiert, an dann gëtt d'epitaxial Oflagerung um Substrat mat Hëllef vun der CVD-Technologie duerchgefouert, an dës Basis ass déi SiC-beschichtete Graphitbasis (och bekannt als Tray).
SiC-beschichtete Graphitbasen ginn dacks benotzt fir Eenkristallsubstrater a metallorganesche chemesche Gasoflagerungsausrüstung (MOCVD) z'ënnerstëtzen an ze hëtzen. D'thermesch Stabilitéit, d'thermesch Uniformitéit an aner Leeschtungsparameter vun der SiC-beschichteter Graphitbasis spillen eng entscheedend Roll an der Qualitéit vum epitaktischen Materialwuesstum, dofir ass et den zentrale Schlësselkomponent vun der MOCVD-Ausrüstung.
Metallorganesch chemesch Gasoflagerung (MOCVD) ass déi Mainstream-Technologie fir den epitaktischen Wuesstum vu GaN-Filmer a bloen LEDen. Si huet d'Virdeeler vun enger einfacher Operatioun, enger kontrolléierbarer Wuessrat an enger héijer Rengheet vu GaN-Filmer. Als wichteg Komponent an der Reaktiounskammer vum MOCVD-Ausrüstung muss d'Lagerbasis, déi fir den epitaktischen Wuesstum vu GaN-Filmer benotzt gëtt, d'Virdeeler vun héijer Temperaturbeständegkeet, enger eenheetlecher Wärmeleitfäegkeet, enger gudder chemescher Stabilitéit, enger staarker Wärmeschockbeständegkeet asw. hunn. Grafitmaterial kann déi uewe genannten Konditioune erfëllen.
Als ee vun den Haaptkomponente vun der MOCVD-Ausrüstung ass d'Graphitbasis den Träger an den Heizkierper vum Substrat, wat direkt d'Uniformitéit an d'Reinheet vum Filmmaterial bestëmmt, sou datt seng Qualitéit direkt d'Virbereedung vun der epitaktischer Plack beaflosst, an zur selwechter Zäit, mat der Erhéijung vun der Zuel vun den Uwendungen an der Ännerung vun den Aarbechtsbedingungen, ass et ganz einfach ze droen, wat zu de Verbrauchsmaterial gehéiert.
Obwuel Graphit eng exzellent Wärmeleitfäegkeet a Stabilitéit huet, huet et e gudde Virdeel als Basiskomponent vu MOCVD-Ausrüstung, awer am Produktiounsprozess wäert Graphit de Pulver wéinst de Reschter vu korrosive Gasen a metalleschen organesche Materialien korrodéieren, an d'Liewensdauer vun der Graphitbasis gëtt staark reduzéiert. Gläichzäiteg wäert dat falend Graphitpulver de Chip verschmotzten.
D'Entstoe vu Beschichtungstechnologie kann d'Fixatioun vun der Uewerflächenpulver ubidden, d'Wärmeleitfäegkeet verbesseren an d'Hëtztverdeelung ausgläichen, wat zu der Haapttechnologie ginn ass fir dëst Problem ze léisen. A MOCVD-Ausrüstungsëmfeld soll d'Uewerflächenbeschichtung op Graphitbasis déi folgend Charakteristiken erfëllen:
(1) D'Graphitbasis kann komplett agewéckelt ginn, an d'Dicht ass gutt, soss kann d'Graphitbasis liicht am korrosive Gas korrodéieren.
(2) D'Kombinatiounsstäerkt mat der Graphitbasis ass héich, fir sécherzestellen, datt d'Beschichtung no e puer héijen an niddregen Temperaturzyklen net einfach offält.
(3) Et huet eng gutt chemesch Stabilitéit fir Beschichtungsfehler bei héijen Temperaturen an enger korrosiver Atmosphär ze vermeiden.
SiC huet d'Virdeeler vun Korrosiounsbeständegkeet, héijer Wärmeleitfäegkeet, Wärmeschockbeständegkeet a héijer chemescher Stabilitéit a kann gutt an enger epitaktischer GaN-Atmosphär funktionéieren. Zousätzlech ënnerscheet sech den thermeschen Ausdehnungskoeffizient vu SiC ganz wéineg vun deem vu Graphit, dofir ass SiC dat bevorzugt Material fir d'Uewerflächenbeschichtung op enger Graphitbasis.
Aktuell ass dat üblech SiC haaptsächlech vum Typ 3C, 4H an 6H, an d'SiC-Uwendungen vun de verschiddene Kristalltypen sinn ënnerschiddlech. Zum Beispill kann 4H-SiC Héichleistungsgeräter hiergestallt ginn; 6H-SiC ass am stabilsten a kann photoelektresch Geräter hiergestallt ginn; Wéinst senger ähnlecher Struktur wéi GaN kann 3C-SiC benotzt ginn fir GaN Epitaxialschicht ze produzéieren an SiC-GaN RF-Geräter hierzestellen. 3C-SiC ass och allgemeng als β-SiC bekannt, an eng wichteg Uwendung vu β-SiC ass als Film- a Beschichtungsmaterial, dofir ass β-SiC de Moment dat Haaptmaterial fir Beschichtungen.
Method fir d'Virbereedung vun der Siliziumkarbidbeschichtung
Am Moment ëmfaassen d'Virbereedungsmethoden vun der SiC-Beschichtung haaptsächlech d'Gel-Sol-Method, d'Abedding-Method, d'Pinselbeschichtungsmethod, d'Plasmasprëtzmethod, d'chemesch Gasreaktiounsmethod (CVR) an d'chemesch Vapordepositiounsmethod (CVD).
Integratiounsmethod:
D'Method ass eng Zort Héichtemperatur-Festphas-Sinterung, déi haaptsächlech eng Mëschung aus Si-Pulver a C-Pulver als Embedding-Pulver benotzt, d'Grafitmatrix gëtt an den Embedding-Pulver placéiert, an d'Héichtemperatur-Sinterung gëtt am Inertgas duerchgefouert, an schliisslech gëtt d'SiC-Beschichtung op der Uewerfläch vun der Graphitmatrix kritt. De Prozess ass einfach an d'Kombinatioun tëscht der Beschichtung an dem Substrat ass gutt, awer d'Uniformitéit vun der Beschichtung laanscht d'Décktrichtung ass schlecht, wat einfach ass fir méi Lächer ze produzéieren an zu enger schlechter Oxidatiounsbeständegkeet ze féieren.
Pinselbeschichtungsmethod:
D'Beschichtungsmethod mat der Pinsel besteet haaptsächlech doran, dat flëssegt Rohmaterial op der Uewerfläch vun der Graphitmatrix opzestriechen an dann d'Rohmaterial bei enger bestëmmter Temperatur ze härten, fir d'Beschichtung virzebereeden. De Prozess ass einfach an d'Käschte si niddreg, awer d'Beschichtung, déi mat der Beschichtungsmethod virbereet gëtt, ass a Kombinatioun mam Substrat schwaach, d'Uniformitéit vun der Beschichtung ass schlecht, d'Beschichtung ass dënn an d'Oxidatiounsbeständegkeet ass niddreg, an aner Methode si gebraucht fir dëst z'ënnerstëtzen.
Plasma-Sprëtzmethod:
D'Plasmasprëtzmethod besteet haaptsächlech doran, geschmolten oder hallef geschmolten Réimaterialien op d'Uewerfläch vun der Graphitmatrix mat enger Plasmapistoul ze sprëtzen, an dann ze verfestigen an ze bannen, fir eng Beschichtung ze bilden. D'Method ass einfach ze bedreiwen a kann eng relativ dicht Siliziumcarbidbeschichtung hierstellen, awer d'Siliziumcarbidbeschichtung, déi mat der Method hiergestallt gëtt, ass dacks ze schwaach a féiert zu enger schwaacher Oxidatiounsbeständegkeet, dofir gëtt se allgemeng fir d'Virbereedung vu SiC-Kompositbeschichtunge benotzt, fir d'Qualitéit vun der Beschichtung ze verbesseren.
Gel-Sol Method:
D'Gel-Sol-Method besteet haaptsächlech doran, eng eenheetlech an transparent Sol-Léisung ze preparéieren, déi d'Uewerfläch vun der Matrix bedeckt, zu engem Gel ze dréchnen an dann ze sinteren, fir eng Beschichtung ze kréien. Dës Method ass einfach ze bedreiwen a bëlleg, awer déi produzéiert Beschichtung huet e puer Nodeeler, wéi z. B. eng niddreg Wärmeschockbeständegkeet a liicht Rëssbildung, sou datt se net wäit verbreet ka benotzt ginn.
Chemesch Gasreaktioun (CVR):
CVR generéiert haaptsächlech SiC-Beschichtungen andeems Si- a SiO2-Pulver benotzt gëtt fir SiO-Damp bei héijer Temperatur ze generéieren, an eng Serie vu chemesche Reaktiounen trëtt op der Uewerfläch vum C-Materialsubstrat op. D'SiC-Beschichtung, déi mat dëser Method hiergestallt gëtt, ass enk mam Substrat verbonnen, awer d'Reaktiounstemperatur ass méi héich an d'Käschte si méi héich.
Chemesch Dampfdepositioun (CVD):
Aktuell ass CVD déi wichtegst Technologie fir d'Virbereedung vun enger SiC-Beschichtung op der Substratoberfläch. Den Haaptprozess besteet aus enger Serie vu physikaleschen a chemesche Reaktioune vum Gasphas-Reaktantmaterial op der Substratoberfläch, an schliisslech gëtt d'SiC-Beschichtung duerch Oflagerung op der Substratoberfläch virbereet. D'SiC-Beschichtung, déi mat der CVD-Technologie virbereet gëtt, ass enk mat der Uewerfläch vum Substrat verbonnen, wat d'Oxidatiounsbeständegkeet an d'Ablatiounsbeständegkeet vum Substratoberfläch effektiv verbessere kann, awer d'Oflagerungszäit vun dëser Method ass méi laang, an d'Reaktiounsgas huet e gewësse gëftegt Gas.
D'Maartsituatioun vu SiC-beschichtete Graphitbasis
Wéi auslännesch Hiersteller fréi ugefaangen hunn, haten si e kloere Virsprong an en héije Maartundeel. International sinn déi Mainstream-Liwweranten vu SiC-beschichtete Graphitbasis hollännesch Xycard, Däitschland SGL Carbon (SGL), Japan Toyo Carbon, USA MEMC an aner Firmen, déi gréisstendeels den internationale Maart besetzen. Och wann China déi Schlësseltechnologie vum gläichméissege Wuesstum vun der SiC-Beschichtung op der Uewerfläch vun der Graphitmatrix duerchbrach huet, hänkt eng héichqualitativ Graphitmatrix ëmmer nach vun däitscher SGL, Japan Toyo Carbon an aner Entreprisen of. D'Graphitmatrix, déi vun inlännesche Betriber geliwwert gëtt, beaflosst d'Liewensdauer wéinst Wärmeleitfäegkeet, Elastizitéitsmodul, Steifheetsmodul, Gitterdefekter an aner Qualitéitsproblemer. D'MOCVD-Ausrüstung kann d'Ufuerderunge vun der Notzung vu SiC-beschichtete Graphitbasis net erfëllen.
D'chinesesch Hallefleederindustrie entwéckelt sech séier. Mat der gradueller Erhéijung vun der Lokaliséierungsquote vun der MOCVD-Epitaxialausrüstung an der Expansioun vun anere Prozessapplikatiounen gëtt erwaart, datt de zukünftege Maart fir SiC-beschichtete Graphitprodukter séier wäert wuessen. No virleefege Schätzunge vun der Industrie wäert de nationale Graphitmaart an den nächste Joren iwwer 500 Milliounen Yuan leien.
SiC-beschichtete Graphitbasis ass den zentrale Bestanddeel vun Ausrüstung fir d'Industrialiséierung vu Compound-Hallefleeder. D'Beherrschung vun der Schlësseltechnologie vun hirer Produktioun an der Fabrikatioun, an d'Ëmsetzung vun der Lokaliséierung vun der ganzer Rohmaterial-, Prozess- an Ausrüstungskette ass vu grousser strategescher Bedeitung fir d'Entwécklung vun der chinesescher Hallefleederindustrie ze garantéieren. De Beräich vun der nationaler SiC-beschichteter Graphitbasis boomt, an d'Produktqualitéit kéint geschwënn en internationale fortgeschrattene Niveau erreechen.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 24. Juli 2023