Графитните бази обложени со SiC најчесто се користат за поддршка и загревање на монокристални подлоги во опрема за метално-органско хемиско таложење на пареа (MOCVD). Термичката стабилност, термичката униформност и другите параметри на перформансите на графитната база обложена со SiC играат одлучувачка улога во квалитетот на растот на епитаксијалниот материјал, па затоа е основна клучна компонента на MOCVD опремата.
Во процесот на производство на плочки, епитаксијалните слоеви се дополнително конструираат на некои подлоги од плочки за да се олесни производството на уреди. Типичните LED уреди што емитуваат светлина треба да подготват епитаксијални слоеви од GaAs на силиконски подлоги; Епитаксијалниот слој од SiC се одгледува на спроводливата SiC подлога за конструирање на уреди како што се SBD, MOSFET итн., за апликации со висок напон, висока струја и други енергетски апликации; Епитаксијалниот слој од GaN се конструира на полуизолирана SiC подлога за понатамошна конструкција на HEMT и други уреди за RF апликации како што е комуникацијата. Овој процес е неразделен од CVD опремата.
Во CVD опремата, подлогата не може директно да се постави на металот или едноставно да се постави на основа за епитаксијално депонирање, бидејќи вклучува проток на гас (хоризонтален, вертикален), температура, притисок, фиксација, исфрлање на загадувачи и други аспекти на факторите на влијание. Затоа, потребна е основа, а потоа подлогата се поставува на дискот, а потоа епитаксијалното депонирање се врши на подлогата со употреба на CVD технологија, а оваа основа е графитна основа обложена со SiC (исто така позната како послужавник).
Графитните бази обложени со SiC најчесто се користат за поддршка и загревање на монокристални подлоги во опрема за метално-органско хемиско таложење на пареа (MOCVD). Термичката стабилност, термичката униформност и другите параметри на перформансите на графитната база обложена со SiC играат одлучувачка улога во квалитетот на растот на епитаксијалниот материјал, па затоа е основна клучна компонента на MOCVD опремата.
Метално-органско хемиско таложење на пареа (MOCVD) е вообичаена технологија за епитаксијален раст на GaN филмови во сина LED диода. Таа има предности на едноставно работење, контролирана стапка на раст и висока чистота на GaN филмови. Како важна компонента во реакционата комора на MOCVD опремата, основата на лежиштето што се користи за епитаксијален раст на GaN филмови треба да има предности на отпорност на висока температура, униформна топлинска спроводливост, добра хемиска стабилност, силна отпорност на термички шок итн. Графитниот материјал може да ги исполни горенаведените услови.
Како една од основните компоненти на MOCVD опремата, графитната основа е носач и греен елемент на подлогата, што директно ја одредува униформноста и чистотата на филмскиот материјал, па нејзиниот квалитет директно влијае на подготовката на епитаксијалниот лист, а во исто време, со зголемувањето на бројот на употреби и промената на условите за работа, многу е лесна за носење, што припаѓа на потрошниот материјал.
Иако графитот има одлична топлинска спроводливост и стабилност, тој има добра предност како основна компонента на MOCVD опремата, но во процесот на производство, графитот ќе го кородира правот поради остатоци од корозивни гасови и метални органски материи, а работниот век на графитната основа ќе биде значително намален. Во исто време, паѓањето на графитниот прав ќе предизвика загадување на чипот.
Појавата на технологијата за премачкување може да обезбеди фиксација на површината со прав, да ја зголеми топлинската спроводливост и да ја изедначи распределбата на топлината, што стана главна технологија за решавање на овој проблем. Графитната основа во околината за употреба на опремата MOCVD, површинската обвивка на графитна основа треба да ги исполнува следниве карактеристики:
(1) Графитната основа може целосно да се завитка, а густината е добра, во спротивно графитната основа лесно може да кородира во корозивниот гас.
(2) Јачината на комбинацијата со графитната основа е висока за да се осигури дека облогата не е лесно да се откине по неколку циклуси на висока и ниска температура.
(3) Има добра хемиска стабилност за да се избегне дефект на облогата при висока температура и корозивна атмосфера.
SiC има предности како што се отпорност на корозија, висока топлинска спроводливост, отпорност на термички шокови и висока хемиска стабилност, и може добро да работи во епитаксијална атмосфера со GaN. Покрај тоа, коефициентот на термичка експанзија на SiC многу малку се разликува од оној на графитот, па затоа SiC е претпочитаниот материјал за површинско обложување на графитна основа.
Во моментов, вообичаениот SiC е главно од типот 3C, 4H и 6H, а употребата на SiC кај различните типови кристали е различна. На пример, 4H-SiC може да се произведуваат уреди со голема моќност; 6H-SiC е најстабилен и може да се произведуваат фотоелектрични уреди; Поради неговата слична структура со GaN, 3C-SiC може да се користи за производство на GaN епитаксијален слој и производство на SiC-GaN RF уреди. 3C-SiC е исто така познат како β-SiC, а важна употреба на β-SiC е како филм и материјал за обложување, па затоа β-SiC во моментов е главниот материјал за обложување.
Метод за подготовка на силициум карбиден слој
Во моментов, методите за подготовка на SiC премачкување главно вклучуваат метод на гел-сол, метод на вградување, метод на четкање, метод на прскање со плазма, метод на хемиска гасна реакција (CVR) и метод на хемиско таложење на пареа (CVD).
Метод на вградување:
Методот е еден вид синтерување на висока температура во цврста фаза, кое главно користи мешавина од Si прав и C прав како вградлив прав, графитната матрица се става во вградливиот прав, а синтерувањето на висока температура се изведува во инертен гас, и конечно се добива SiC слој на површината на графитната матрица. Процесот е едноставен и комбинацијата помеѓу слојот и подлогата е добра, но униформноста на слојот по должината на насоката на дебелината е лоша, што лесно создава повеќе дупки и доведува до слаба отпорност на оксидација.
Метод на премачкување со четка:
Методот на четкање е главно четкање на течната суровина на површината на графитната матрица, а потоа сушење на суровината на одредена температура за да се подготви премазот. Процесот е едноставен и трошок е низок, но премазот подготвен со методот на четкање е слаб во комбинација со подлогата, униформноста на премазот е слаба, премазот е тенок и отпорноста на оксидација е ниска, па затоа се потребни други методи за да се помогне.
Метод на прскање со плазма:
Методот на прскање со плазма е главно прскање на стопени или полустопени суровини на површината на графитната матрица со плазма пиштол, а потоа се зацврстуваат и врзуваат за да формираат облога. Методот е едноставен за работа и може да подготви релативно густ силициум-карбиден премаз, но силициум-карбидниот премаз подготвен со методот е често премногу слаб и доведува до слаба отпорност на оксидација, па затоа генерално се користи за подготовка на SiC композитен премаз за подобрување на квалитетот на премазот.
Гел-сол метод:
Методот гел-сол главно се состои во подготовка на униформен и транспарентен раствор на сол што ја покрива површината на матрицата, се суши во гел, а потоа се синтерува за да се добие облога. Овој метод е едноставен за работа и е евтин, но произведената облога има некои недостатоци како што се ниска отпорност на термички шокови и лесно пукање, па затоа не може да се користи широко.
Хемиска гасна реакција (CVR):
CVR главно генерира SiC облога со употреба на Si и SiO2 прав за генерирање на SiO пареа на висока температура, а на површината на C материјалната подлога се случуваат низа хемиски реакции. SiC облогата подготвена со овој метод е тесно врзана за подлогата, но температурата на реакцијата е повисока, а цената е повисока.
Хемиско таложење на пареа (CVD):
Во моментов, CVD е главната технологија за подготовка на SiC премаз на површината на подлогата. Главниот процес е серија физички и хемиски реакции на реактантниот материјал во гасна фаза на површината на подлогата, и конечно, SiC премазот се подготвува со таложење на површината на подлогата. SiC премазот подготвен со CVD технологијата е тесно врзан за површината на подлогата, што може ефикасно да ја подобри отпорноста на оксидација и отпорноста на аблација на материјалот на подлогата, но времето на таложење на овој метод е подолго, а реакцискиот гас има одреден токсичен гас.
Состојбата на пазарот на графитна база обложена со SiC
Кога странските производители започнаа рано, тие имаа јасна предност и висок пазарен удел. На меѓународно ниво, главните добавувачи на графитна основа обложена со SiC се холандската Xycard, германскиот SGL Carbon (SGL), јапонскиот Toyo Carbon, американскиот MEMC и други компании, кои во основа го заземаат меѓународниот пазар. Иако Кина ја проби клучната основна технологија на рамномерен раст на SiC премазот на површината на графитната матрица, висококвалитетната графитна матрица сè уште се потпира на германскиот SGL, јапонскиот Toyo Carbon и други претпријатија, графитната матрица што ја обезбедуваат домашните претпријатија влијае на работниот век поради топлинската спроводливост, модулот на еластичност, модулот на крутост, дефектите на решетката и други проблеми со квалитетот. Опремата MOCVD не може да ги исполни барањата за употреба на графитна основа обложена со SiC.
Кинеската полупроводничка индустрија се развива брзо, со постепеното зголемување на стапката на локализација на епитаксијалната опрема на MOCVD и проширувањето на другите процесни апликации, се очекува идниот пазар на производи со графитна основа обложена со SiC брзо да расте. Според прелиминарните проценки на индустријата, домашниот пазар на графитна основа ќе надмине 500 милиони јуани во следните неколку години.
Графитната база обложена со SiC е основна компонента на опремата за индустријализација на сложени полупроводници, совладувањето на клучната основна технологија на нејзиното производство и реализацијата на локализацијата на целиот индустриски синџир за суровини-процеси-опрема е од големо стратешко значење за обезбедување на развојот на полупроводничката индустрија во Кина. Областа на домашна графитна база обложена со SiC е во подем, а квалитетот на производот наскоро може да достигне меѓународно напредно ниво.
Време на објавување: 24 јули 2023 година