SiC kaplamalı grafit tabanlar, metal-organik kimyasal buhar biriktirme (MOCVD) ekipmanlarında tek kristal alt tabakaları desteklemek ve ısıtmak için yaygın olarak kullanılır. SiC kaplamalı grafit tabanının termal kararlılığı, termal homojenliği ve diğer performans parametreleri, epitaksiyel malzeme büyümesinin kalitesinde belirleyici bir rol oynar, bu nedenle MOCVD ekipmanının temel anahtar bileşenidir.
Wafer üretim sürecinde, cihazların üretimini kolaylaştırmak için bazı wafer alt tabakaları üzerine epitaksiyel katmanlar daha da inşa edilir. Tipik LED ışık yayan cihazların silikon alt tabakalar üzerinde GaAs'ın epitaksiyel katmanlarını hazırlaması gerekir; SiC epitaksiyel katmanı, yüksek voltaj, yüksek akım ve diğer güç uygulamaları için SBD, MOSFET vb. gibi cihazların inşası için iletken SiC alt tabakası üzerine büyütülür; GaN epitaksiyel katmanı, iletişim gibi RF uygulamaları için HEMT ve diğer cihazların inşası için yarı yalıtımlı SiC alt tabakası üzerine inşa edilir. Bu süreç CVD ekipmanından ayrılamaz.
CVD ekipmanında, alt tabaka doğrudan metalin üzerine yerleştirilemez veya epitaksiyel biriktirme için basitçe bir tabana yerleştirilemez, çünkü gaz akışı (yatay, dikey), sıcaklık, basınç, fiksasyon, kirleticilerin dökülmesi ve etki faktörlerinin diğer yönlerini içerir. Bu nedenle, bir tabana ihtiyaç duyulur ve ardından alt tabaka diske yerleştirilir ve ardından epitaksiyel biriktirme CVD teknolojisi kullanılarak alt tabaka üzerinde gerçekleştirilir ve bu taban SiC kaplamalı grafit tabandır (tepsi olarak da bilinir).
SiC kaplamalı grafit tabanlar, metal-organik kimyasal buhar biriktirme (MOCVD) ekipmanlarında tek kristal alt tabakaları desteklemek ve ısıtmak için yaygın olarak kullanılır. SiC kaplamalı grafit tabanının termal kararlılığı, termal homojenliği ve diğer performans parametreleri, epitaksiyel malzeme büyümesinin kalitesinde belirleyici bir rol oynar, bu nedenle MOCVD ekipmanının temel anahtar bileşenidir.
Metal-organik kimyasal buhar biriktirme (MOCVD), mavi LED'de GaN filmlerinin epitaksiyel büyümesi için ana akım teknolojidir. Basit çalışma, kontrol edilebilir büyüme hızı ve GaN filmlerinin yüksek saflığı avantajlarına sahiptir. MOCVD ekipmanının reaksiyon haznesinde önemli bir bileşen olarak, GaN film epitaksiyel büyümesi için kullanılan yatak tabanının yüksek sıcaklık direnci, düzgün termal iletkenlik, iyi kimyasal kararlılık, güçlü termal şok direnci vb. avantajlarına sahip olması gerekir. Grafit malzeme yukarıdaki koşulları karşılayabilir.
MOCVD ekipmanının temel bileşenlerinden biri olan grafit taban, doğrudan film malzemesinin düzgünlüğünü ve saflığını belirleyen alt tabakanın taşıyıcısı ve ısıtma gövdesidir, bu nedenle kalitesi doğrudan epitaksiyel tabakanın hazırlanmasını etkiler ve aynı zamanda kullanım sayısının artması ve çalışma koşullarının değişmesiyle aşınması çok kolaydır, sarf malzemeleri arasındadır.
Grafit mükemmel termal iletkenliğe ve kararlılığa sahip olmasına rağmen, MOCVD ekipmanının temel bileşeni olarak iyi bir avantaja sahiptir, ancak üretim sürecinde grafit, aşındırıcı gazların ve metalik organiklerin kalıntıları nedeniyle tozu aşındıracak ve grafit tabanının hizmet ömrü büyük ölçüde azalacaktır. Aynı zamanda, düşen grafit tozu çipte kirliliğe neden olacaktır.
Kaplama teknolojisinin ortaya çıkması, yüzey tozu fiksasyonu sağlayabilir, termal iletkenliği artırabilir ve ısı dağılımını eşitleyebilir, bu da bu sorunu çözmek için ana teknoloji haline gelmiştir. MOCVD ekipman kullanım ortamında grafit taban, grafit taban yüzey kaplaması aşağıdaki özellikleri karşılamalıdır:
(1) Grafit taban tamamen sarılabilir ve yoğunluğu iyidir, aksi takdirde grafit tabanın aşındırıcı gazda aşınması kolaydır.
(2) Grafit taban ile kombinasyon mukavemeti yüksektir, böylece kaplamanın birkaç yüksek sıcaklık ve düşük sıcaklık döngüsünden sonra kolayca düşmemesi sağlanır.
(3) Yüksek sıcaklık ve aşındırıcı atmosferde kaplamanın bozulmasını önlemek için iyi kimyasal kararlılığa sahiptir.
SiC, korozyon direnci, yüksek termal iletkenlik, termal şok direnci ve yüksek kimyasal kararlılık avantajlarına sahiptir ve GaN epitaksiyel atmosferde iyi çalışabilir. Ayrıca, SiC'nin termal genleşme katsayısı grafitinkinden çok az farklıdır, bu nedenle SiC, grafit tabanının yüzey kaplaması için tercih edilen malzemedir.
Şu anda, yaygın SiC esas olarak 3C, 4H ve 6H tipidir ve farklı kristal tiplerinin SiC kullanımları farklıdır. Örneğin, 4H-SiC yüksek güçlü cihazlar üretebilir; 6H-SiC en kararlı olanıdır ve fotoelektrik cihazlar üretebilir; GaN'a benzer yapısı nedeniyle, 3C-SiC GaN epitaksiyel tabakası üretmek ve SiC-GaN RF cihazları üretmek için kullanılabilir. 3C-SiC yaygın olarak β-SiC olarak da bilinir ve β-SiC'nin önemli bir kullanımı film ve kaplama malzemesi olarak kullanılmasıdır, bu nedenle β-SiC şu anda kaplama için ana malzemedir.
Silisyum karbür kaplama hazırlama yöntemi
Günümüzde SiC kaplamanın hazırlanma yöntemleri arasında başlıca jel-sol yöntemi, gömme yöntemi, fırça kaplama yöntemi, plazma püskürtme yöntemi, kimyasal gaz reaksiyon yöntemi (CVR) ve kimyasal buhar biriktirme yöntemi (CVD) yer almaktadır.
Gömme yöntemi:
Yöntem, esas olarak gömme tozu olarak Si tozu ve C tozu karışımını kullanan bir tür yüksek sıcaklık katı faz sinterlemesidir, grafit matrisi gömme tozuna yerleştirilir ve yüksek sıcaklık sinterlemesi inert gazda gerçekleştirilir ve son olarak grafit matrisin yüzeyinde SiC kaplaması elde edilir. İşlem basittir ve kaplama ile alt tabaka arasındaki kombinasyon iyidir, ancak kaplamanın kalınlık yönü boyunca düzgünlüğü zayıftır, bu da daha fazla delik üretmeyi kolaylaştırır ve zayıf oksidasyon direncine yol açar.
Fırça kaplama yöntemi:
Fırça kaplama yöntemi esas olarak sıvı ham maddeyi grafit matrisinin yüzeyine fırçalamak ve ardından ham maddeyi belirli bir sıcaklıkta kürleyerek kaplamayı hazırlamaktır. İşlem basittir ve maliyeti düşüktür, ancak fırça kaplama yöntemiyle hazırlanan kaplama, alt tabaka ile birlikte zayıftır, kaplama düzgünlüğü zayıftır, kaplama incedir ve oksidasyon direnci düşüktür ve buna yardımcı olmak için başka yöntemlere ihtiyaç vardır.
Plazma püskürtme yöntemi:
Plazma püskürtme yöntemi esas olarak erimiş veya yarı erimiş ham maddeleri bir plazma tabancasıyla grafit matrisinin yüzeyine püskürtmek ve ardından katılaştırıp bir kaplama oluşturmak için bağlamaktır. Yöntemin çalıştırılması basittir ve nispeten yoğun bir silisyum karbür kaplaması hazırlayabilir, ancak yöntemle hazırlanan silisyum karbür kaplaması genellikle çok zayıftır ve zayıf oksidasyon direncine yol açar, bu nedenle genellikle kaplamanın kalitesini iyileştirmek için SiC kompozit kaplamanın hazırlanmasında kullanılır.
Jel-sol yöntemi:
Jel-sol yöntemi esas olarak matrisin yüzeyini kaplayan düzgün ve şeffaf bir sol çözeltisi hazırlamak, bir jele kurutmak ve ardından bir kaplama elde etmek için sinterlemektir. Bu yöntem kullanımı basit ve maliyeti düşüktür, ancak üretilen kaplamanın düşük termal şok direnci ve kolay çatlama gibi bazı eksiklikleri vardır, bu nedenle yaygın olarak kullanılamaz.
Kimyasal Gaz Reaksiyonu (CVR) :
CVR, esas olarak Si ve SiO2 tozu kullanarak yüksek sıcaklıkta SiO buharı üreterek SiC kaplaması üretir ve C malzeme alt tabakasının yüzeyinde bir dizi kimyasal reaksiyon meydana gelir. Bu yöntemle hazırlanan SiC kaplaması alt tabakaya sıkı bir şekilde bağlanır, ancak reaksiyon sıcaklığı daha yüksektir ve maliyeti daha yüksektir.
Kimyasal Buhar Biriktirme (CVD) :
Şu anda CVD, alt tabaka yüzeyinde SiC kaplaması hazırlamak için kullanılan ana teknolojidir. Ana işlem, gaz fazı reaktan malzemesinin alt tabaka yüzeyinde bir dizi fiziksel ve kimyasal reaksiyonudur ve son olarak SiC kaplaması alt tabaka yüzeyine biriktirilerek hazırlanır. CVD teknolojisiyle hazırlanan SiC kaplaması, alt tabakanın yüzeyine sıkıca bağlanır ve bu da alt tabaka malzemesinin oksidasyon direncini ve ablatif direncini etkili bir şekilde iyileştirebilir, ancak bu yöntemin biriktirme süresi daha uzundur ve reaksiyon gazı belirli bir toksik gaza sahiptir.
SiC kaplamalı grafit tabanının pazar durumu
Yabancı üreticiler erken başladıklarında, açık bir liderliğe ve yüksek bir pazar payına sahiptiler. Uluslararası alanda, SiC kaplamalı grafit tabanının ana tedarikçileri, temel olarak uluslararası pazarı işgal eden Hollandalı Xycard, Alman SGL Carbon (SGL), Japon Toyo Carbon, ABD MEMC ve diğer şirketlerdir. Çin, grafit matris yüzeyinde SiC kaplamanın düzgün büyümesinin temel çekirdek teknolojisini aşmış olsa da, yüksek kaliteli grafit matris hala Alman SGL, Japon Toyo Carbon ve diğer işletmelere dayanmaktadır, yerli işletmeler tarafından sağlanan grafit matris, ısıl iletkenlik, elastik modül, rijit modül, kafes kusurları ve diğer kalite sorunları nedeniyle hizmet ömrünü etkilemektedir. MOCVD ekipmanı, SiC kaplamalı grafit tabanının kullanım gereksinimlerini karşılayamamaktadır.
Çin'in yarı iletken endüstrisi hızla gelişiyor, MOCVD epitaksiyel ekipman yerelleştirme oranının kademeli olarak artması ve diğer proses uygulamalarının genişlemesiyle gelecekteki SiC kaplamalı grafit bazlı ürün pazarının hızla büyümesi bekleniyor. Ön endüstri tahminlerine göre, yerel grafit bazlı pazar önümüzdeki birkaç yıl içinde 500 milyon yuanı aşacak.
SiC kaplamalı grafit taban, bileşik yarı iletken endüstrileşme ekipmanının temel bileşenidir, üretiminin ve imalatının temel çekirdek teknolojisinde ustalaşmak ve tüm hammadde-işlem-ekipman endüstri zincirinin yerelleştirilmesini gerçekleştirmek, Çin'in yarı iletken endüstrisinin gelişimini sağlamak için büyük stratejik öneme sahiptir. Yerli SiC kaplamalı grafit taban alanı hızla büyüyor ve ürün kalitesi yakında uluslararası ileri seviyeye ulaşabilir.
Gönderi zamanı: 24-Tem-2023