SiC kaplı grafit tabanlar, metal-organik kimyasal buhar biriktirme (MOCVD) ekipmanlarında tek kristal alt tabakaları desteklemek ve ısıtmak için yaygın olarak kullanılır. SiC kaplı grafit tabanın termal kararlılığı, termal homojenliği ve diğer performans parametreleri, epitaksiyel malzeme büyümesinin kalitesinde belirleyici bir rol oynar; bu nedenle MOCVD ekipmanının temel bileşenidir.
Yonga levha üretim sürecinde, cihaz üretimini kolaylaştırmak için bazı yonga levha alt tabakaları üzerine epitaksiyel katmanlar oluşturulur. Tipik LED ışık yayan cihazlar, silikon alt tabakalar üzerine GaAs epitaksiyel katmanlarının hazırlanmasını gerektirir; yüksek voltaj, yüksek akım ve diğer güç uygulamaları için SBD, MOSFET vb. cihazların yapımı için iletken SiC alt tabaka üzerine SiC epitaksiyel katmanı büyütülür; iletişim gibi RF uygulamaları için HEMT ve diğer cihazların yapımı için yarı yalıtkan SiC alt tabaka üzerine GaN epitaksiyel katmanı oluşturulur. Bu süreç CVD ekipmanından ayrı düşünülemez.
CVD ekipmanında, gaz akışı (yatay, dikey), sıcaklık, basınç, sabitleme, kirleticilerin dökülmesi ve diğer etkileyici faktörler nedeniyle, alt tabaka doğrudan metal üzerine veya basitçe bir taban üzerine yerleştirilerek epitaksiyel biriktirme yapılamaz. Bu nedenle, bir taban kullanmak, ardından alt tabakayı diskin üzerine yerleştirmek ve daha sonra CVD teknolojisini kullanarak alt tabaka üzerine epitaksiyel biriktirme yapmak gerekir; bu taban SiC kaplı grafit tabandır (tepsi olarak da bilinir).
SiC kaplı grafit tabanlar, metal-organik kimyasal buhar biriktirme (MOCVD) ekipmanlarında tek kristal alt tabakaları desteklemek ve ısıtmak için yaygın olarak kullanılır. SiC kaplı grafit tabanın termal kararlılığı, termal homojenliği ve diğer performans parametreleri, epitaksiyel malzeme büyümesinin kalitesinde belirleyici bir rol oynar; bu nedenle MOCVD ekipmanının temel bileşenidir.
Metal-organik kimyasal buhar biriktirme (MOCVD), mavi LED'lerde GaN filmlerinin epitaksiyel büyümesi için ana akım teknolojidir. Basit işlem, kontrol edilebilir büyüme hızı ve yüksek saflıkta GaN filmleri gibi avantajlara sahiptir. MOCVD ekipmanının reaksiyon odasında önemli bir bileşen olan, GaN filmi epitaksiyel büyümesi için kullanılan yatak tabanının yüksek sıcaklık dayanımı, homojen termal iletkenlik, iyi kimyasal kararlılık, güçlü termal şok direnci vb. özelliklere sahip olması gerekir. Grafit malzeme yukarıdaki koşulları karşılayabilir.
MOCVD ekipmanının temel bileşenlerinden biri olan grafit taban, alt tabakanın taşıyıcısı ve ısıtma gövdesidir ve film malzemesinin homojenliğini ve saflığını doğrudan belirler; bu nedenle kalitesi, epitaksiyel tabakanın hazırlanmasını doğrudan etkiler ve aynı zamanda, kullanım sayısının artması ve çalışma koşullarının değişmesiyle çok kolay aşınır, bu nedenle sarf malzemesi sınıfına girer.
Grafit, mükemmel ısı iletkenliği ve kararlılığı sayesinde MOCVD ekipmanının temel bileşeni olarak önemli bir avantaja sahip olsa da, üretim sürecinde aşındırıcı gazlar ve metalik organik maddelerin kalıntıları nedeniyle tozda korozyona uğrar ve grafit tabanının kullanım ömrü büyük ölçüde kısalır. Aynı zamanda, dökülen grafit tozu çipte kirliliğe neden olur.
Kaplama teknolojisinin ortaya çıkışı, yüzey tozunun sabitlenmesini sağlayabilir, ısı iletkenliğini artırabilir ve ısı dağılımını dengeleyebilir; bu da bu sorunu çözmenin ana teknolojisi haline gelmiştir. MOCVD ekipmanının kullanıldığı ortamda grafit esaslı yüzey kaplamasının aşağıdaki özelliklere sahip olması gerekir:
(1) Grafit taban tamamen sarılabilir ve yoğunluğu iyidir, aksi takdirde grafit taban aşındırıcı gazda kolayca aşınır.
(2) Grafit tabanıyla olan birleşme gücü yüksektir ve kaplamanın birkaç yüksek sıcaklık ve düşük sıcaklık döngüsünden sonra kolayca dökülmemesi sağlanır.
(3) Yüksek sıcaklık ve aşındırıcı ortamda kaplama arızasını önlemek için iyi kimyasal kararlılığa sahiptir.
SiC, korozyon direnci, yüksek ısı iletkenliği, termal şok direnci ve yüksek kimyasal kararlılık gibi avantajlara sahiptir ve GaN epitaksiyel ortamında iyi çalışabilir. Ek olarak, SiC'nin termal genleşme katsayısı grafitinkinden çok az farklıdır, bu nedenle SiC, grafit tabanın yüzey kaplaması için tercih edilen malzemedir.
Şu anda yaygın olarak kullanılan SiC, esas olarak 3C, 4H ve 6H tiplerindedir ve farklı kristal tiplerinin SiC kullanım alanları farklıdır. Örneğin, 4H-SiC yüksek güçlü cihazlar üretmek için kullanılabilir; 6H-SiC en kararlı olanıdır ve fotoelektrik cihazlar üretmek için kullanılabilir; GaN'ye benzer yapısı nedeniyle, 3C-SiC, GaN epitaksiyel tabakası üretmek ve SiC-GaN RF cihazları üretmek için kullanılabilir. 3C-SiC ayrıca yaygın olarak β-SiC olarak da bilinir ve β-SiC'nin önemli bir kullanım alanı film ve kaplama malzemesi olarak kullanılmasıdır, bu nedenle β-SiC şu anda kaplama için ana malzemedir.
Yayın tarihi: 04-08-2023