Bazat e grafitit të veshura me SiC përdoren zakonisht për të mbështetur dhe ngrohur substratet monokristalë në pajisjet e depozitimit kimik të avullit metal-organik (MOCVD). Stabiliteti termik, uniformiteti termik dhe parametrat e tjerë të performancës së bazës së grafitit të veshur me SiC luajnë një rol vendimtar në cilësinë e rritjes së materialit epitaksial, kështu që është komponenti kryesor kyç i pajisjeve MOCVD.
Në procesin e prodhimit të pllakave të shpërndara, shtresat epitaksiale ndërtohen më tej në disa substrate të pllakave të shpërndara për të lehtësuar prodhimin e pajisjeve. Pajisjet tipike LED që lëshojnë dritë duhet të përgatisin shtresa epitaksiale të GaAs në substrate silikoni; Shtresa epitaksiale e SiC rritet në substratin përçues të SiC për ndërtimin e pajisjeve të tilla si SBD, MOSFET, etj., për aplikime të tensionit të lartë, rrymës së lartë dhe fuqisë; Shtresa epitaksiale e GaN ndërtohet në substratin gjysmë të izoluar të SiC për të ndërtuar më tej HEMT dhe pajisje të tjera për aplikime RF siç është komunikimi. Ky proces është i pandashëm nga pajisjet CVD.
Në pajisjet CVD, substrati nuk mund të vendoset direkt në metal ose thjesht të vendoset në një bazë për depozitim epitaksial, sepse përfshin rrjedhën e gazit (horizontale, vertikale), temperaturën, presionin, fiksimin, derdhjen e ndotësve dhe aspekte të tjera të faktorëve të ndikimit. Prandaj, nevojitet një bazë, dhe më pas substrati vendoset në disk, dhe më pas depozitimi epitaksial kryhet në substrat duke përdorur teknologjinë CVD, dhe kjo bazë është baza e grafitit të veshur me SiC (e njohur edhe si tabaka).
Bazat e grafitit të veshura me SiC përdoren zakonisht për të mbështetur dhe ngrohur substratet monokristalë në pajisjet e depozitimit kimik të avullit metal-organik (MOCVD). Stabiliteti termik, uniformiteti termik dhe parametrat e tjerë të performancës së bazës së grafitit të veshur me SiC luajnë një rol vendimtar në cilësinë e rritjes së materialit epitaksial, kështu që është komponenti kryesor kyç i pajisjeve MOCVD.
Depozitimi kimik i avujve metalo-organikë (MOCVD) është teknologjia kryesore për rritjen epitaksiale të filmave GaN në LED blu. Ajo ka avantazhet e funksionimit të thjeshtë, shkallës së kontrollit të rritjes dhe pastërtisë së lartë të filmave GaN. Si një komponent i rëndësishëm në dhomën e reagimit të pajisjeve MOCVD, baza e kushinetës e përdorur për rritjen epitaksiale të filmit GaN duhet të ketë avantazhet e rezistencës ndaj temperaturave të larta, përçueshmërisë termike uniforme, stabilitetit të mirë kimik, rezistencës së fortë ndaj goditjeve termike, etj. Materiali grafit mund të përmbushë kushtet e mësipërme.
Si një nga komponentët kryesorë të pajisjeve MOCVD, baza e grafitit është bartësi dhe trupi ngrohës i substratit, i cili përcakton drejtpërdrejt uniformitetin dhe pastërtinë e materialit të filmit, kështu që cilësia e tij ndikon drejtpërdrejt në përgatitjen e fletës epitaksiale, dhe në të njëjtën kohë, me rritjen e numrit të përdorimeve dhe ndryshimin e kushteve të punës, është shumë e lehtë për t'u veshur, duke u bërë pjesë e materialeve të konsumueshme.
Edhe pse grafiti ka përçueshmëri dhe stabilitet të shkëlqyer termik, ai ka një avantazh të mirë si një komponent bazë i pajisjeve MOCVD, por gjatë procesit të prodhimit, grafiti do të gërryejë pluhurin për shkak të mbetjeve të gazrave gërryes dhe organikëve metalikë, dhe jetëgjatësia e bazës së grafitit do të reduktohet shumë. Në të njëjtën kohë, pluhuri i grafitit që bie do të shkaktojë ndotje në çip.
Shfaqja e teknologjisë së veshjes mund të sigurojë fiksimin e pluhurit sipërfaqësor, të rrisë përçueshmërinë termike dhe të barazojë shpërndarjen e nxehtësisë, e cila është bërë teknologjia kryesore për të zgjidhur këtë problem. Baza e grafitit në mjedisin e përdorimit të pajisjeve MOCVD, veshja sipërfaqësore me bazë grafiti duhet të përmbushë karakteristikat e mëposhtme:
(1) Baza e grafitit mund të mbështillet plotësisht dhe dendësia është e mirë, përndryshe baza e grafitit është e lehtë të gërryhet në gazin gërryes.
(2) Fortësia e kombinimit me bazën e grafitit është e lartë për të siguruar që veshja të mos bjerë lehtë pas disa cikleve të temperaturës së lartë dhe të ulët.
(3) Ka stabilitet të mirë kimik për të shmangur dështimin e veshjes në temperaturë të lartë dhe atmosferë korrozive.
SiC ka avantazhet e rezistencës ndaj korrozionit, përçueshmërisë së lartë termike, rezistencës ndaj goditjeve termike dhe stabilitetit të lartë kimik, dhe mund të funksionojë mirë në atmosferën epitaksiale të GaN. Përveç kësaj, koeficienti i zgjerimit termik të SiC ndryshon shumë pak nga ai i grafitit, kështu që SiC është materiali i preferuar për veshjen sipërfaqësore të bazës së grafitit.
Aktualisht, SiC i zakonshëm është kryesisht tipi 3C, 4H dhe 6H, dhe përdorimet e SiC të llojeve të ndryshme të kristaleve janë të ndryshme. Për shembull, 4H-SiC mund të prodhojë pajisje me fuqi të lartë; 6H-SiC është më i qëndrueshëmi dhe mund të prodhojë pajisje fotoelektrike; Për shkak të strukturës së tij të ngjashme me GaN, 3C-SiC mund të përdoret për të prodhuar shtresë epitaksiale GaN dhe për të prodhuar pajisje RF SiC-GaN. 3C-SiC njihet gjithashtu si β-SiC, dhe një përdorim i rëndësishëm i β-SiC është si material filmi dhe veshjeje, kështu që β-SiC është aktualisht materiali kryesor për veshje.
Metoda për përgatitjen e veshjes së karbidit të silikonit
Aktualisht, metodat e përgatitjes së veshjes SiC përfshijnë kryesisht metodën xhel-sol, metodën e ngulitjes, metodën e veshjes me furçë, metodën e spërkatjes me plazmë, metodën e reaksionit kimik të gazit (CVR) dhe metodën e depozitimit kimik të avullit (CVD).
Metoda e ngulitjes:
Metoda është një lloj sinterimi në fazë të ngurtë në temperaturë të lartë, i cili përdor kryesisht përzierjen e pluhurit të Si dhe pluhurit C si pluhur ngulitës, matrica e grafitit vendoset në pluhurin ngulitës dhe sinterimi në temperaturë të lartë kryhet në gaz inert, dhe së fundmi veshja SiC merret në sipërfaqen e matricës së grafitit. Procesi është i thjeshtë dhe kombinimi midis veshjes dhe substratit është i mirë, por uniformiteti i veshjes përgjatë drejtimit të trashësisë është i dobët, gjë që është e lehtë të krijojë më shumë vrima dhe të çojë në rezistencë të dobët ndaj oksidimit.
Metoda e veshjes me furçë:
Metoda e veshjes me furçë është kryesisht për të fërkuar lëndën e parë të lëngshme në sipërfaqen e matricës së grafitit dhe më pas për të tharë lëndën e parë në një temperaturë të caktuar për të përgatitur veshjen. Procesi është i thjeshtë dhe me kosto të ulët, por veshja e përgatitur me metodën e veshjes me furçë është e dobët në kombinim me substratin, uniformiteti i veshjes është i dobët, veshja është e hollë dhe rezistenca ndaj oksidimit është e ulët, dhe nevojiten metoda të tjera për ta ndihmuar këtë.
Metoda e spërkatjes me plazmë:
Metoda e spërkatjes me plazmë është kryesisht spërkatja e lëndëve të para të shkrira ose gjysmë të shkrira në sipërfaqen e matricës së grafitit me një pistoletë plazme, dhe më pas ngurtësimi dhe lidhja për të formuar një shtresë. Metoda është e thjeshtë për t’u përdorur dhe mund të përgatisë një shtresë relativisht të dendur karabit të silikonit, por shtresa e karabit të silikonit e përgatitur me anë të metodës është shpesh shumë e dobët dhe çon në rezistencë të dobët ndaj oksidimit, kështu që përdoret përgjithësisht për përgatitjen e veshjes kompozite SiC për të përmirësuar cilësinë e veshjes.
Metoda xhel-sol:
Metoda xhel-sol është kryesisht për të përgatitur një tretësirë sol uniforme dhe transparente që mbulon sipërfaqen e matricës, duke u tharë në një xhel dhe më pas duke u sinterizuar për të përftuar një shtresë. Kjo metodë është e thjeshtë për t’u përdorur dhe me kosto të ulët, por shtresa e prodhuar ka disa mangësi, të tilla si rezistenca e ulët ndaj goditjeve termike dhe plasaritja e lehtë, kështu që nuk mund të përdoret gjerësisht.
Reaksioni i Gazit Kimik (CVR):
CVR gjeneron kryesisht veshje SiC duke përdorur pluhur Si dhe SiO2 për të gjeneruar avull SiO në temperaturë të lartë, dhe një seri reaksionesh kimike ndodhin në sipërfaqen e substratit të materialit C. Veshje SiC e përgatitur me këtë metodë është e lidhur ngushtë me substratin, por temperatura e reagimit është më e lartë dhe kostoja është më e lartë.
Depozitimi Kimik i Avujve (CVD):
Aktualisht, CVD është teknologjia kryesore për përgatitjen e veshjes SiC në sipërfaqen e substratit. Procesi kryesor është një seri reaksionesh fizike dhe kimike të materialit reaktant në fazën e gazit në sipërfaqen e substratit, dhe së fundmi veshja SiC përgatitet me anë të depozitimit në sipërfaqen e substratit. Veshje SiC e përgatitur me anë të teknologjisë CVD është e lidhur ngushtë me sipërfaqen e substratit, gjë që mund të përmirësojë në mënyrë efektive rezistencën ndaj oksidimit dhe rezistencën ablative të materialit të substratit, por koha e depozitimit të kësaj metode është më e gjatë dhe gazi i reagimit ka një gaz të caktuar toksik.
Situata e tregut të bazës së grafitit të veshur me SiC
Kur prodhuesit e huaj filluan herët, ata kishin një epërsi të qartë dhe një pjesë të lartë të tregut. Në nivel ndërkombëtar, furnizuesit kryesorë të bazës së grafitit të veshur me SiC janë holandezja Xycard, gjermania SGL Carbon (SGL), japonezia Toyo Carbon, Shtetet e Bashkuara MEMC dhe kompani të tjera, të cilat në thelb zënë tregun ndërkombëtar. Edhe pse Kina ka depërtuar në teknologjinë kryesore të rritjes uniforme të veshjes SiC në sipërfaqen e matricës së grafitit, matrica e grafitit me cilësi të lartë ende mbështetet te gjermania SGL, japonezia Toyo Carbon dhe ndërmarrje të tjera, matrica e grafitit e ofruar nga ndërmarrjet vendase ndikon në jetëgjatësinë e shërbimit për shkak të përçueshmërisë termike, modulit elastik, modulit të ngurtë, defekteve të rrjetës dhe problemeve të tjera të cilësisë. Pajisjet MOCVD nuk mund të përmbushin kërkesat e përdorimit të bazës së grafitit të veshur me SiC.
Industria e gjysmëpërçuesve në Kinë po zhvillohet me shpejtësi. Me rritjen graduale të shkallës së lokalizimit të pajisjeve epitaksiale MOCVD dhe zgjerimin e aplikimeve të tjera të procesit, tregu i ardhshëm i produkteve me bazë grafiti të veshura me SiC pritet të rritet me shpejtësi. Sipas vlerësimeve paraprake të industrisë, tregu vendas i bazës së grafitit do të kalojë 500 milionë juanë në vitet e ardhshme.
Baza e grafitit të veshur me SiC është komponenti kryesor i pajisjeve të industrializimit të gjysmëpërçuesve të përbërë, zotërimi i teknologjisë kryesore të prodhimit dhe fabrikimit të saj, si dhe realizimi i lokalizimit të të gjithë zinxhirit të industrisë së lëndëve të para-përpunimit-pajisjeve është me rëndësi të madhe strategjike për të siguruar zhvillimin e industrisë gjysmëpërçuese të Kinës. Fusha e bazës vendase të grafitit të veshur me SiC është në lulëzim dhe cilësia e produktit mund të arrijë së shpejti nivelin e përparuar ndërkombëtar.
Koha e postimit: 24 korrik 2023