Bazy grafitowe pokryte SiC są powszechnie stosowane do podtrzymywania i podgrzewania monokrystalicznych podłoży w urządzeniach do osadzania chemicznego z fazy gazowej metali i związków organicznych (MOCVD). Stabilność termiczna, jednorodność termiczna i inne parametry eksploatacyjne bazy grafitowej pokrytej SiC odgrywają decydującą rolę w jakości epitaksjalnego wzrostu materiału, dlatego jest ona kluczowym elementem urządzeń MOCVD.
W procesie produkcji płytek półprzewodnikowych, na niektórych podłożach płytek nanoszone są warstwy epitaksjalne, aby ułatwić produkcję urządzeń. Typowe diody LED wymagają przygotowania warstw epitaksjalnych GaAs na podłożach krzemowych. Warstwa epitaksjalna SiC jest wytwarzana na przewodzącym podłożu SiC w celu budowy urządzeń takich jak SBD, MOSFET itp., do zastosowań wysokonapięciowych, wysokoprądowych i innych zastosowań mocy. Warstwa epitaksjalna GaN jest wytwarzana na półizolowanym podłożu SiC w celu dalszej budowy tranzystorów HEMT i innych urządzeń do zastosowań RF, takich jak komunikacja. Proces ten jest nierozerwalnie związany z urządzeniami CVD.
W urządzeniach CVD podłoże nie może być bezpośrednio umieszczone na metalu ani umieszczone na podstawie do epitaksjalnego osadzania, ponieważ wiąże się to z przepływem gazu (poziomym, pionowym), temperaturą, ciśnieniem, utrwalaniem, usuwaniem zanieczyszczeń i innymi czynnikami wpływającymi na proces. Dlatego konieczne jest użycie podstawy, a następnie umieszczenie podłoża na dysku, a następnie zastosowanie technologii CVD do epitaksjalnego osadzania na podłożu, którym jest grafitowa podstawa pokryta SiC (zwana również tacą).
Bazy grafitowe pokryte SiC są powszechnie stosowane do podtrzymywania i podgrzewania monokrystalicznych podłoży w urządzeniach do osadzania chemicznego z fazy gazowej metali i związków organicznych (MOCVD). Stabilność termiczna, jednorodność termiczna i inne parametry eksploatacyjne bazy grafitowej pokrytej SiC odgrywają decydującą rolę w jakości epitaksjalnego wzrostu materiału, dlatego jest ona kluczowym elementem urządzeń MOCVD.
Metaloorganiczne chemiczne osadzanie z fazy gazowej (MOCVD) to wiodąca technologia epitaksjalnego wzrostu warstw GaN w niebieskich diodach LED. Jej zaletami są prostota obsługi, kontrolowane tempo wzrostu i wysoka czystość warstw GaN. Podstawa nośna, będąca ważnym elementem komory reakcyjnej urządzeń MOCVD, stosowana do epitaksjalnego wzrostu warstw GaN, musi charakteryzować się wysoką odpornością na temperaturę, równomiernym przewodnictwem cieplnym, dobrą stabilnością chemiczną, wysoką odpornością na szok termiczny itp. Materiał grafitowy może spełniać powyższe warunki.
Jako jeden z głównych komponentów urządzeń MOCVD, baza grafitowa jest nośnikiem i elementem grzejnym podłoża, który bezpośrednio decyduje o jednorodności i czystości materiału filmowego, a zatem jej jakość bezpośrednio wpływa na przygotowanie warstwy epitaksjalnej. Jednocześnie, wraz ze wzrostem liczby zastosowań i zmianą warunków pracy, jest ona bardzo łatwa do zużycia, należąc do materiałów eksploatacyjnych.
Chociaż grafit charakteryzuje się doskonałą przewodnością cieplną i stabilnością, ma on dużą zaletę jako podstawowy składnik urządzeń MOCVD. Jednak w procesie produkcyjnym grafit powoduje korozję proszku z powodu pozostałości gazów korozyjnych i związków metaloorganicznych, co znacznie skraca żywotność bazy grafitowej. Jednocześnie opadający proszek grafitowy zanieczyszcza wióry.
Rozwój technologii powłokowej umożliwia utrwalanie proszku powierzchniowego, poprawę przewodności cieplnej i wyrównywanie rozkładu ciepła, co stało się główną technologią rozwiązującą ten problem. W środowisku użytkowania urządzeń MOCVD, powłoka powierzchniowa na bazie grafitu powinna spełniać następujące cechy:
(1) Podstawę grafitową można całkowicie owinąć, a gęstość jest dobra, w przeciwnym razie podstawa grafitowa łatwo ulega korozji w gazie korozyjnym.
(2) Wytrzymałość połączenia z bazą grafitową jest wysoka, co gwarantuje, że powłoka nie odpadnie łatwo po kilku cyklach wysokiej i niskiej temperatury.
(3) Posiada dobrą stabilność chemiczną, co zapobiega uszkodzeniu powłoki w wysokiej temperaturze i środowisku korozyjnym.
SiC charakteryzuje się odpornością na korozję, wysoką przewodnością cieplną, odpornością na szok termiczny oraz wysoką stabilnością chemiczną i może dobrze funkcjonować w atmosferze epitaksjalnej GaN. Ponadto, współczynnik rozszerzalności cieplnej SiC nieznacznie różni się od współczynnika rozszerzalności cieplnej grafitu, dlatego SiC jest preferowanym materiałem do powlekania powierzchni baz grafitowych.
Obecnie powszechnie stosowanym węglikiem krzemu (SiC) są głównie typy 3C, 4H i 6H, a zastosowania SiC w różnych typach kryształów są różne. Na przykład, 4H-SiC może być stosowany do produkcji urządzeń dużej mocy; 6H-SiC jest najbardziej stabilny i nadaje się do produkcji urządzeń fotoelektrycznych; ze względu na podobieństwo struktury do GaN, 3C-SiC może być używany do produkcji warstwy epitaksjalnej GaN oraz do produkcji urządzeń RF SiC-GaN. 3C-SiC jest również powszechnie znany jako β-SiC, a ważnym zastosowaniem β-SiC jest materiał do produkcji filmów i powłok, dlatego β-SiC jest obecnie głównym materiałem do powlekania.
Czas publikacji: 04.08.2023