Grafietsubstraten met een SiC-coating worden vaak gebruikt om enkelkristalsubstraten te ondersteunen en te verwarmen in MOCVD-apparatuur (Metal-Organic Chemical Vapor Deposition). De thermische stabiliteit, thermische uniformiteit en andere prestatieparameters van het SiC-gecoate grafietsubstraat spelen een cruciale rol in de kwaliteit van de epitaxiale materiaalgroei, waardoor het een essentieel onderdeel is van MOCVD-apparatuur.
Tijdens de waferproductie worden op sommige wafersubstraten epitaxiale lagen aangebracht om de fabricage van componenten te vergemakkelijken. Voor typische LED-lichtbronnen worden epitaxiale GaAs-lagen op siliciumsubstraten aangebracht; de SiC-epitaxiale laag wordt op een geleidend SiC-substraat gegroeid voor de constructie van componenten zoals SBD's, MOSFET's, enz., voor toepassingen met hoge spanning, hoge stroomsterkte en andere vermogensvereisten; de GaN-epitaxiale laag wordt op een halfgeleidend SiC-substraat aangebracht voor de constructie van HEMT's en andere componenten voor RF-toepassingen zoals communicatie. Dit proces is onlosmakelijk verbonden met CVD-apparatuur.
Bij CVD-apparatuur kan het substraat niet direct op het metaal worden geplaatst of simpelweg op een basis voor epitaxiale depositie worden gelegd, omdat dit invloed heeft op de gasstroom (horizontaal, verticaal), temperatuur, druk, fixatie, het loslaten van verontreinigingen en andere factoren. Daarom is het noodzakelijk om een basis te gebruiken, waarop het substraat wordt geplaatst, en vervolgens met behulp van CVD-technologie epitaxiale depositie op het substraat uit te voeren. Deze basis bestaat uit met SiC gecoat grafiet (ook wel tray genoemd).
Grafietsubstraten met een SiC-coating worden vaak gebruikt om enkelkristalsubstraten te ondersteunen en te verwarmen in MOCVD-apparatuur (Metal-Organic Chemical Vapor Deposition). De thermische stabiliteit, thermische uniformiteit en andere prestatieparameters van het SiC-gecoate grafietsubstraat spelen een cruciale rol in de kwaliteit van de epitaxiale materiaalgroei, waardoor het een essentieel onderdeel is van MOCVD-apparatuur.
Metaal-organische chemische dampafzetting (MOCVD) is de meest gebruikte technologie voor de epitaxiale groei van GaN-films in blauwe LED's. De voordelen zijn onder andere een eenvoudige bediening, een regelbare groeisnelheid en een hoge zuiverheid van de GaN-films. Als belangrijk onderdeel van de reactiekamer van de MOCVD-apparatuur moet de draaglaag voor de epitaxiale groei van GaN-films eigenschappen bezitten zoals hoge temperatuurbestendigheid, uniforme thermische geleidbaarheid, goede chemische stabiliteit en een sterke thermische schokbestendigheid. Grafiet voldoet aan deze eisen.
Als een van de kerncomponenten van MOCVD-apparatuur dient de grafietbasis als drager en verwarmingselement voor het substraat. De kwaliteit ervan bepaalt direct de uniformiteit en zuiverheid van het filmmateriaal en heeft dus een directe invloed op de bereiding van de epitaxiale laag. Tegelijkertijd slijt de grafietbasis, door toenemend gebruik en veranderende werkomstandigheden, aanzienlijk en is daarom een verbruiksartikel.
Hoewel grafiet een uitstekende thermische geleidbaarheid en stabiliteit heeft en daardoor een groot voordeel biedt als basiscomponent van MOCVD-apparatuur, corrodeert het grafiet tijdens het productieproces het poeder door de achtergebleven corrosieve gassen en metaalorganische stoffen, waardoor de levensduur van de grafietbasis aanzienlijk wordt verkort. Bovendien kan het neervallende grafietpoeder de chips vervuilen.
De opkomst van coatingtechnologie kan zorgen voor fixatie van poeder aan het oppervlak, verbetering van de thermische geleidbaarheid en een gelijkmatige warmteverdeling. Dit is uitgegroeid tot de belangrijkste technologie om dit probleem op te lossen. In de gebruiksomgeving van MOCVD-apparatuur moet de oppervlaktecoating van de grafietbasis aan de volgende kenmerken voldoen:
(1) De grafietbasis kan volledig worden omwikkeld en de dichtheid is goed, anders corrodeert de grafietbasis gemakkelijk in het corrosieve gas.
(2) De hechtsterkte met de grafietbasis is hoog, zodat de coating niet gemakkelijk loslaat na meerdere cycli van hoge en lage temperaturen.
(3) Het heeft een goede chemische stabiliteit om coatingfalen bij hoge temperaturen en in een corrosieve atmosfeer te voorkomen.
SiC heeft als voordelen corrosiebestendigheid, hoge thermische geleidbaarheid, thermische schokbestendigheid en hoge chemische stabiliteit, en kan goed functioneren in een epitaxiale GaN-omgeving. Bovendien verschilt de thermische uitzettingscoëfficiënt van SiC nauwelijks van die van grafiet, waardoor SiC het voorkeursmateriaal is voor de oppervlaktecoating van grafiet.
Momenteel bestaat het meest voorkomende SiC voornamelijk uit de typen 3C, 4H en 6H, en de toepassingen van de verschillende kristaltypen verschillen. Zo kan 4H-SiC bijvoorbeeld worden gebruikt voor de productie van hoogvermogencomponenten; 6H-SiC is het meest stabiel en kan worden gebruikt voor de productie van fotovoltaïsche componenten; vanwege de structuur die vergelijkbaar is met die van GaN, kan 3C-SiC worden gebruikt voor de productie van GaN-epitaxiale lagen en de fabricage van SiC-GaN RF-componenten. 3C-SiC staat ook bekend als β-SiC, en een belangrijk gebruik van β-SiC is als film- en coatingmateriaal, waardoor β-SiC momenteel het belangrijkste coatingmateriaal is.
Geplaatst op: 4 augustus 2023