Besi za grafiti zilizofunikwa na SiC hutumika sana kuunga mkono na kupasha joto sehemu ndogo za fuwele moja katika vifaa vya uwekaji mvuke wa kemikali-kikaboni (MOCVD). Uthabiti wa joto, usawa wa joto na vigezo vingine vya utendaji wa msingi wa grafiti iliyofunikwa na SiC huchukua jukumu muhimu katika ubora wa ukuaji wa nyenzo za epitaxial, kwa hivyo ndio sehemu muhimu ya vifaa vya MOCVD.
Katika mchakato wa utengenezaji wa wafer, tabaka za epitaxial hujengwa zaidi kwenye baadhi ya substrates za wafer ili kurahisisha utengenezaji wa vifaa. Vifaa vya kawaida vya kutoa mwanga wa LED vinahitaji kuandaa tabaka za epitaxial za GaAs kwenye substrates za silikoni; Tabaka la epitaxial la SiC hupandwa kwenye substrate ya SiC inayopitisha umeme kwa ajili ya ujenzi wa vifaa kama vile SBD, MOSFET, n.k., kwa ajili ya matumizi ya volteji ya juu, mkondo wa juu na nguvu nyingine; Tabaka la epitaxial la GaN hujengwa kwenye substrate ya SiC yenye insulation nusu ili kujenga zaidi HEMT na vifaa vingine kwa ajili ya matumizi ya RF kama vile mawasiliano. Mchakato huu hauwezi kutenganishwa na vifaa vya CVD.
Katika vifaa vya CVD, sehemu ya chini haiwezi kuwekwa moja kwa moja kwenye chuma au kuwekwa tu kwenye msingi kwa ajili ya uwekaji wa epitaxial, kwa sababu inahusisha mtiririko wa gesi (mlalo, wima), halijoto, shinikizo, uwekaji, kumwaga uchafuzi na vipengele vingine vya vipengele vya ushawishi. Kwa hivyo, msingi unahitajika, na kisha sehemu ya chini huwekwa kwenye diski, na kisha uwekaji wa epitaxial hufanywa kwenye sehemu ya chini kwa kutumia teknolojia ya CVD, na msingi huu ni msingi wa grafiti uliofunikwa na SiC (pia unajulikana kama trei).
Besi za grafiti zilizofunikwa na SiC hutumika sana kuunga mkono na kupasha joto sehemu ndogo za fuwele moja katika vifaa vya uwekaji mvuke wa kemikali-kikaboni (MOCVD). Uthabiti wa joto, usawa wa joto na vigezo vingine vya utendaji wa msingi wa grafiti iliyofunikwa na SiC huchukua jukumu muhimu katika ubora wa ukuaji wa nyenzo za epitaxial, kwa hivyo ndio sehemu muhimu ya vifaa vya MOCVD.
Uhifadhi wa mvuke wa kemikali ya metali-kikaboni (MOCVD) ni teknolojia kuu ya ukuaji wa epitaxial wa filamu za GaN katika LED ya bluu. Ina faida za uendeshaji rahisi, kiwango cha ukuaji kinachoweza kudhibitiwa na usafi wa juu wa filamu za GaN. Kama sehemu muhimu katika chumba cha mmenyuko cha vifaa vya MOCVD, msingi wa kuzaa unaotumika kwa ukuaji wa epitaxial wa filamu ya GaN unahitaji kuwa na faida za upinzani wa halijoto ya juu, upitishaji sawa wa joto, utulivu mzuri wa kemikali, upinzani mkubwa wa mshtuko wa joto, n.k. Nyenzo ya grafiti inaweza kukidhi masharti yaliyo hapo juu.
Kama moja ya vipengele vikuu vya vifaa vya MOCVD, msingi wa grafiti ni kibebaji na mwili wa kupasha joto wa substrate, ambayo huamua moja kwa moja usawa na usafi wa nyenzo za filamu, kwa hivyo ubora wake huathiri moja kwa moja utayarishaji wa karatasi ya epitaxial, na wakati huo huo, pamoja na ongezeko la idadi ya matumizi na mabadiliko ya hali ya kazi, ni rahisi sana kuvaa, ambayo ni ya vifaa vya matumizi.
Ingawa grafiti ina upitishaji bora wa joto na uthabiti, ina faida nzuri kama sehemu ya msingi ya vifaa vya MOCVD, lakini katika mchakato wa uzalishaji, grafiti itaharibu unga kutokana na mabaki ya gesi babuzi na vitu vya kikaboni vya metali, na maisha ya huduma ya msingi wa grafiti yatapunguzwa sana. Wakati huo huo, unga wa grafiti unaoanguka utasababisha uchafuzi kwenye chip.
Kuibuka kwa teknolojia ya mipako kunaweza kutoa urekebishaji wa unga wa uso, kuongeza upitishaji joto, na kusawazisha usambazaji wa joto, ambayo imekuwa teknolojia kuu ya kutatua tatizo hili. Msingi wa grafiti katika mazingira ya matumizi ya vifaa vya MOCVD, mipako ya uso wa msingi wa grafiti inapaswa kukidhi sifa zifuatazo:
(1) Msingi wa grafiti unaweza kufungwa kikamilifu, na msongamano ni mzuri, vinginevyo msingi wa grafiti ni rahisi kutu katika gesi inayosababisha ulikaji.
(2) Nguvu ya mchanganyiko na msingi wa grafiti ni kubwa ili kuhakikisha kwamba mipako si rahisi kuanguka baada ya mizunguko kadhaa ya halijoto ya juu na halijoto ya chini.
(3) Ina uthabiti mzuri wa kemikali ili kuepuka hitilafu ya mipako katika halijoto ya juu na angahewa yenye babuzi.
SiC ina faida za upinzani dhidi ya kutu, upitishaji joto mwingi, upinzani dhidi ya mshtuko wa joto na utulivu mkubwa wa kemikali, na inaweza kufanya kazi vizuri katika angahewa ya GaN epitaxial. Zaidi ya hayo, mgawo wa upanuzi wa joto wa SiC hutofautiana kidogo sana na ule wa grafiti, kwa hivyo SiC ndiyo nyenzo inayopendelewa kwa mipako ya uso wa msingi wa grafiti.
Kwa sasa, SiC ya kawaida ni aina ya 3C, 4H na 6H, na matumizi ya SiC ya aina tofauti za fuwele ni tofauti. Kwa mfano, 4H-SiC inaweza kutengeneza vifaa vyenye nguvu nyingi; 6H-SiC ndiyo thabiti zaidi na inaweza kutengeneza vifaa vya fotoelektri; Kwa sababu ya muundo wake sawa na GaN, 3C-SiC inaweza kutumika kutengeneza safu ya epitaxial ya GaN na kutengeneza vifaa vya SiC-GaN RF. 3C-SiC pia inajulikana kama β-SiC, na matumizi muhimu ya β-SiC ni kama nyenzo ya filamu na mipako, kwa hivyo β-SiC kwa sasa ndiyo nyenzo kuu ya mipako.
Njia ya kuandaa mipako ya kaboni ya silikoni
Kwa sasa, mbinu za maandalizi ya mipako ya SiC zinajumuisha hasa mbinu ya jeli-sol, mbinu ya kupachika, mbinu ya mipako ya brashi, mbinu ya kunyunyizia plasma, mbinu ya mmenyuko wa gesi ya kemikali (CVR) na mbinu ya utuaji wa mvuke wa kemikali (CVD).
Mbinu ya kupachika:
Mbinu hii ni aina ya uchakataji wa awamu imara wa joto la juu, ambao hutumia zaidi mchanganyiko wa unga wa Si na unga wa C kama unga unaopachikwa, matrix ya grafiti huwekwa kwenye unga unaopachikwa, na uchakataji wa joto la juu hufanywa katika gesi isiyo na gesi, na hatimaye mipako ya SiC hupatikana kwenye uso wa matrix ya grafiti. Mchakato ni rahisi na mchanganyiko kati ya mipako na substrate ni mzuri, lakini usawa wa mipako kando ya mwelekeo wa unene ni duni, ambayo ni rahisi kutoa mashimo zaidi na kusababisha upinzani duni wa oksidi.
Mbinu ya mipako ya brashi:
Mbinu ya mipako ya brashi ni hasa kusugua malighafi ya kioevu kwenye uso wa matrix ya grafiti, na kisha kuinyunyiza malighafi kwa halijoto fulani ili kuandaa mipako. Mchakato ni rahisi na gharama ni ndogo, lakini mipako iliyoandaliwa kwa njia ya mipako ya brashi ni dhaifu pamoja na substrate, usawa wa mipako ni duni, mipako ni nyembamba na upinzani wa oksidi ni mdogo, na njia zingine zinahitajika ili kuisaidia.
Mbinu ya kunyunyizia plasma:
Mbinu ya kunyunyizia plasma hasa ni kunyunyizia malighafi iliyoyeyuka au iliyoyeyuka nusu kwenye uso wa matrix ya grafiti kwa kutumia bunduki ya plasma, na kisha kuganda na kuungana na kuunda mipako. Mbinu hii ni rahisi kutumia na inaweza kuandaa mipako ya silicon carbide yenye mnene kiasi, lakini mipako ya silicon carbide iliyoandaliwa na njia hii mara nyingi huwa dhaifu sana na husababisha upinzani dhaifu wa oksidi, kwa hivyo kwa ujumla hutumika kwa ajili ya maandalizi ya mipako ya SiC composite ili kuboresha ubora wa mipako.
Mbinu ya jeli-sol:
Mbinu ya jeli-sol kimsingi ni kuandaa myeyusho wa sol unaofanana na unaoonekana unaofunika uso wa matrix, kukauka na kuwa jeli na kisha kuungua ili kupata mipako. Njia hii ni rahisi kutumia na ina gharama ndogo, lakini mipako inayozalishwa ina mapungufu kadhaa kama vile upinzani mdogo wa mshtuko wa joto na urahisi wa kupasuka, kwa hivyo haiwezi kutumika sana.
Mmenyuko wa Gesi ya Kemikali (CVR):
CVR huzalisha mipako ya SiC kwa kutumia unga wa Si na SiO2 ili kutoa mvuke wa SiO2 kwenye halijoto ya juu, na mfululizo wa athari za kemikali hutokea kwenye uso wa sehemu ya chini ya nyenzo ya C. Mipako ya SiC iliyoandaliwa kwa njia hii imeunganishwa kwa karibu na sehemu ya chini, lakini halijoto ya mmenyuko ni ya juu na gharama ni ya juu zaidi.
Uwekaji wa Mvuke wa Kemikali (CVD):
Kwa sasa, CVD ndiyo teknolojia kuu ya kuandaa mipako ya SiC kwenye uso wa substrate. Mchakato mkuu ni mfululizo wa athari za kimwili na kemikali za nyenzo za kiakinzani cha awamu ya gesi kwenye uso wa substrate, na hatimaye mipako ya SiC huandaliwa kwa kuweka kwenye uso wa substrate. Mipako ya SiC iliyoandaliwa na teknolojia ya CVD imeunganishwa kwa karibu na uso wa substrate, ambayo inaweza kuboresha kwa ufanisi upinzani wa oksidi na upinzani wa ablative wa nyenzo za substrate, lakini muda wa kuweka wa njia hii ni mrefu zaidi, na gesi ya mmenyuko ina gesi fulani yenye sumu.
Hali ya soko la msingi wa grafiti uliofunikwa na SiC
Watengenezaji wa kigeni walipoanza mapema, walikuwa na uongozi wazi na sehemu kubwa ya soko. Kimataifa, wasambazaji wakuu wa msingi wa grafiti iliyofunikwa na SiC ni Uholanzi Xycard, Ujerumani SGL Carbon (SGL), Japan Toyo Carbon, MEMC ya Marekani na makampuni mengine, ambayo kimsingi yanachukua soko la kimataifa. Ingawa China imepitia teknolojia muhimu ya ukuaji sare wa mipako ya SiC kwenye uso wa matrix ya grafiti, matrix ya grafiti ya ubora wa juu bado inategemea SGL ya Ujerumani, Japan Toyo Carbon na makampuni mengine, matrix ya grafiti inayotolewa na makampuni ya ndani huathiri maisha ya huduma kutokana na upitishaji joto, moduli ya elastic, moduli ngumu, kasoro za kimiani na matatizo mengine ya ubora. Vifaa vya MOCVD haviwezi kukidhi mahitaji ya matumizi ya msingi wa grafiti iliyofunikwa na SiC.
Sekta ya nusu-semiconductor ya China inakua kwa kasi, huku kiwango cha ujanibishaji wa vifaa vya MOCVD epitaxial kikiongezeka polepole, na upanuzi wa matumizi mengine ya michakato ukiongezeka, soko la bidhaa za msingi wa grafiti zilizofunikwa na SiC linatarajiwa kukua kwa kasi. Kulingana na makadirio ya awali ya tasnia, soko la msingi wa grafiti la ndani litazidi yuan milioni 500 katika miaka michache ijayo.
Msingi wa grafiti uliofunikwa na SiC ndio sehemu kuu ya vifaa vya viwanda vya semiconductor kiwanja, kufahamu teknolojia muhimu ya msingi ya uzalishaji na utengenezaji wake, na kutambua ujanibishaji wa mnyororo mzima wa tasnia ya malighafi-mchakato-vifaa ni muhimu sana kimkakati kwa kuhakikisha maendeleo ya tasnia ya semiconductor ya China. Sehemu ya msingi wa grafiti uliofunikwa na SiC ya ndani inakua, na ubora wa bidhaa unaweza kufikia kiwango cha juu cha kimataifa hivi karibuni.
Muda wa chapisho: Julai-24-2023