Графитне базе обложене SiC-ом се обично користе за подупирање и загревање монокристалних подлога у опреми за хемијско таложење из парне фазе метал-органских једињења (MOCVD). Термичка стабилност, термичка униформност и други параметри перформанси графитне базе обложене SiC-ом играју одлучујућу улогу у квалитету епитаксијалног раста материјала, тако да је то кључна компонента MOCVD опреме.
У процесу производње плочица, епитаксијални слојеви се додатно конструишу на неким подлогама плочица како би се олакшала производња уређаја. Типични ЛЕД уређаји који емитују светлост захтевају припрему епитаксијалних слојева GaAs на силицијумским подлогама; SiC епитаксијални слој се узгаја на проводљивој SiC подлози за конструкцију уређаја као што су SBD, MOSFET итд., за високи напон, велику струју и друге енергетске примене; GaN епитаксијални слој се конструише на полуизолованој SiC подлози за даљу конструкцију HEMT и других уређаја за РФ примене као што је комуникација. Овај процес је неодвојив од CVD опреме.
У CVD опреми, подлога се не може директно поставити на метал или једноставно поставити на подлогу за епитаксијално наношење, јер то укључује проток гаса (хоризонтални, вертикални), температуру, притисак, фиксацију, ослобађање загађивача и друге аспекте фактора утицаја. Стога је потребна подлога, а затим се подлога поставља на диск, а затим се епитаксијално наношење врши на подлози коришћењем CVD технологије, а та подлога је графитна подлога обложена SiC-ом (такође позната као тацна).
Графитне базе обложене SiC-ом се обично користе за подупирање и загревање монокристалних подлога у опреми за хемијско таложење из парне фазе метал-органских једињења (MOCVD). Термичка стабилност, термичка униформност и други параметри перформанси графитне базе обложене SiC-ом играју одлучујућу улогу у квалитету епитаксијалног раста материјала, тако да је то кључна компонента MOCVD опреме.
Метално-органско хемијско таложење из парне фазе (MOCVD) је главна технологија за епитаксијални раст GaN филмова у плавим ЛЕД диодама. Има предности једноставног рада, контролисане брзине раста и високе чистоће GaN филмова. Као важна компонента у реакционој комори MOCVD опреме, подлога која се користи за епитаксијални раст GaN филма мора имати предности отпорности на високе температуре, уједначене топлотне проводљивости, добре хемијске стабилности, јаке отпорности на термичке ударе итд. Графитни материјал може да испуни горе наведене услове.
Као једна од основних компоненти MOCVD опреме, графитна база је носач и грејно тело подлоге, што директно одређује уједначеност и чистоћу филмског материјала, тако да њен квалитет директно утиче на припрему епитаксијалне плоче, а истовремено, са повећањем броја употреба и променом радних услова, веома се лако хаба, припадајући потрошном материјалу.
Иако графит има одличну топлотну проводљивост и стабилност, има добру предност као основна компонента MOCVD опреме, али током производног процеса, графит ће кородирати прах због остатака корозивних гасова и металних органских материја, а век трајања графитне основе ће бити знатно смањен. Истовремено, падајући графитни прах ће изазвати загађење чипа.
Појава технологије премазивања може обезбедити фиксирање површинског праха, побољшати топлотну проводљивост и изједначити расподелу топлоте, што је постала главна технологија за решавање овог проблема. Графитна база у окружењу коришћења MOCVD опреме, површински премаз графитне базе треба да испуњава следеће карактеристике:
(1) Графитна база може бити потпуно обмотана, а густина је добра, иначе је графитна база лако кородирати у корозивном гасу.
(2) Чврстоћа комбинације са графитном основом је висока како би се осигурало да премаз не отпада лако након неколико циклуса високе и ниске температуре.
(3) Има добру хемијску стабилност како би се избегло оштећење премаза на високим температурама и корозивној атмосфери.
SiC има предности отпорности на корозију, високе топлотне проводљивости, отпорности на термичке ударе и високе хемијске стабилности, и може добро да функционише у GaN епитаксијалној атмосфери. Поред тога, коефицијент термичког ширења SiC се веома мало разликује од коефицијента графита, па је SiC пожељан материјал за површински премаз графитне базе.
Тренутно, уобичајени SiC је углавном типа 3C, 4H и 6H, а употреба SiC различитих типова кристала је различита. На пример, 4H-SiC може да се користи за производњу уређаја велике снаге; 6H-SiC је најстабилнији и може се користити за производњу фотоелектричних уређаја; Због сличне структуре са GaN, 3C-SiC се може користити за производњу GaN епитаксијалног слоја и производњу SiC-GaN РФ уређаја. 3C-SiC је такође познат као β-SiC, а важна употреба β-SiC је као материјал за филмове и премазе, тако да је β-SiC тренутно главни материјал за премазе.
Метод за припрему силицијум карбидног премаза
Тренутно, методе припреме SiC премаза углавном укључују гел-сол методу, методу уграђивања, методу наношења четком, методу плазма прскања, методу хемијске гасне реакције (CVR) и методу хемијског таложења из паре (CVD).
Метод уграђивања:
Метода је врста синтеровања чврсте фазе на високим температурама, која углавном користи смешу Si праха и C праха као прах за уградњу, графитна матрица се ставља у прах за уградњу, а синтеровање на високим температурама се врши у инертном гасу, и на крају се SiC премаз добија на површини графитне матрице. Поступак је једноставан и комбинација између премаза и подлоге је добра, али је уједначеност премаза дуж правца дебљине лоша, што лако доводи до стварања више рупа и лоше отпорности на оксидацију.
Метода премазивања четком:
Метода наношења четкицом се углавном састоји у наношењу течне сировине четкицом на површину графитне матрице, а затим сушењу сировине на одређеној температури како би се припремио премаз. Поступак је једноставан и јефтин, али премаз припремљен методом наношења четкицом је слаб у комбинацији са подлогом, уједначеност премаза је лоша, премаз је танак и отпорност на оксидацију је ниска, па су потребне друге методе да би се то постигло.
Метода плазма прскања:
Метода плазма прскања се углавном састоји у прскању растопљених или полурастопљених сировина на површину графитне матрице помоћу плазма пиштоља, а затим њиховом стврдњавању и везивању да би се формирао премаз. Метода је једноставна за употребу и може припремити релативно густ силицијум карбид премаз, али силицијум карбид премаз припремљен овом методом је често преслаб и доводи до слабе отпорности на оксидацију, па се генерално користи за припрему SiC композитног премаза ради побољшања квалитета премаза.
Гел-сол метода:
Гел-сол метода се углавном заснива на припреми униформног и транспарентног раствора сол који покрива површину матрице, сушењу у гел, а затим синтеровању да би се добио премаз. Овај метод је једноставан за употребу и јефтин, али добијени премаз има неке недостатке као што су ниска отпорност на термички удар и лако пуцање, тако да се не може широко користити.
Хемијска гасна реакција (CVR):
CVR углавном генерише SiC премаз коришћењем Si и SiO2 праха за генерисање SiO паре на високој температури, а низ хемијских реакција се одвија на површини подлоге од C материјала. SiC премаз припремљен овом методом је чврсто везан за подлогу, али је температура реакције виша, а трошкови су виши.
Хемијско таложење из парне фазе (CVD):
Тренутно, CVD је главна технологија за припрему SiC премаза на површини подлоге. Главни процес је низ физичких и хемијских реакција реактанта у гасној фази на површини подлоге, а на крају се SiC премаз припрема таложењем на површину подлоге. SiC премаз припремљен CVD технологијом је чврсто везан за површину подлоге, што може ефикасно побољшати отпорност на оксидацију и аблативну отпорност материјала подлоге, али време таложења овом методом је дуже, а реакциони гас садржи одређене токсичне материје.
Тржишна ситуација на бази графита обложеног SiC-ом
Када су страни произвођачи рано почели, имали су јасну предност и велики тржишни удео. На међународном нивоу, главни добављачи SiC обложене графитне базе су холандски Xycard, немачки SGL Carbon (SGL), јапански Toyo Carbon, амерички MEMC и друге компаније, које у основи заузимају међународно тржиште. Иако је Кина пробила кључну технологију равномерног раста SiC премаза на површини графитне матрице, висококвалитетна графитна матрица се и даље ослања на немачки SGL, јапански Toyo Carbon и друга предузећа, графитна матрица коју обезбеђују домаћа предузећа утиче на век трајања због топлотне проводљивости, модула еластичности, крутог модула, дефеката решетке и других проблема са квалитетом. MOCVD опрема не може да испуни захтеве за употребу SiC обложене графитне базе.
Кинеска индустрија полупроводника се брзо развија, са постепеним повећањем стопе локализације MOCVD епитаксијалне опреме и ширењем других процесних примена, очекује се да ће будуће тржиште производа на бази графита обложених SiC брзо расти. Према прелиминарним проценама индустрије, домаће тржиште на бази графита ће премашити 500 милиона јуана у наредних неколико година.
Графит обложен SiC-ом је основна компонента опреме за индустријализацију полупроводничких сложених једињења, савладавање кључне технологије њене производње и прераде, као и реализација локализације целог ланца индустрије сировина-процеса-опреме, од великог је стратешког значаја за обезбеђивање развоја кинеске полупроводничке индустрије. Поље домаћег графита обложеног SiC-ом је у процвату, а квалитет производа би ускоро могао достићи међународни напредни ниво.
Време објаве: 24. јул 2023.