Các đế than chì phủ SiC thường được sử dụng để đỡ và gia nhiệt các chất nền tinh thể đơn trong thiết bị lắng đọng hơi hóa học kim loại hữu cơ (MOCVD). Độ ổn định nhiệt, độ đồng đều nhiệt và các thông số hiệu suất khác của đế than chì phủ SiC đóng vai trò quyết định đến chất lượng của quá trình tăng trưởng vật liệu epitaxy, do đó nó là thành phần cốt lõi quan trọng của thiết bị MOCVD.
Trong quy trình sản xuất tấm bán dẫn, các lớp màng mỏng kết tinh được tạo thêm trên một số chất nền bán dẫn để tạo điều kiện thuận lợi cho việc chế tạo các thiết bị. Các thiết bị phát sáng LED điển hình cần chuẩn bị các lớp màng mỏng kết tinh GaAs trên chất nền silicon; lớp màng mỏng kết tinh SiC được nuôi cấy trên chất nền SiC dẫn điện để chế tạo các thiết bị như SBD, MOSFET, v.v., cho các ứng dụng điện áp cao, dòng điện cao và các ứng dụng công suất khác; lớp màng mỏng kết tinh GaN được tạo trên chất nền SiC bán cách điện để tiếp tục chế tạo HEMT và các thiết bị khác cho các ứng dụng tần số vô tuyến như truyền thông. Quá trình này không thể tách rời khỏi thiết bị CVD.
Trong thiết bị CVD, không thể đặt trực tiếp chất nền lên kim loại hoặc đơn giản là đặt lên đế để lắng đọng epitaxy, vì điều này liên quan đến luồng khí (ngang, dọc), nhiệt độ, áp suất, cố định, sự phát tán chất gây ô nhiễm và các yếu tố ảnh hưởng khác. Do đó, cần phải sử dụng một đế, sau đó đặt chất nền lên đĩa, rồi sử dụng công nghệ CVD để lắng đọng epitaxy trên chất nền, đó là đế than chì phủ SiC (còn được gọi là khay).
Các đế than chì phủ SiC thường được sử dụng để đỡ và gia nhiệt các chất nền tinh thể đơn trong thiết bị lắng đọng hơi hóa học kim loại hữu cơ (MOCVD). Độ ổn định nhiệt, độ đồng đều nhiệt và các thông số hiệu suất khác của đế than chì phủ SiC đóng vai trò quyết định đến chất lượng của quá trình tăng trưởng vật liệu epitaxy, do đó nó là thành phần cốt lõi quan trọng của thiết bị MOCVD.
Phương pháp lắng đọng hơi hóa học kim loại-hữu cơ (MOCVD) là công nghệ chủ đạo để nuôi cấy màng GaN theo kiểu epitaxy trong đèn LED xanh. Phương pháp này có ưu điểm là thao tác đơn giản, tốc độ tăng trưởng có thể kiểm soát được và độ tinh khiết cao của màng GaN. Là một thành phần quan trọng trong buồng phản ứng của thiết bị MOCVD, đế đỡ được sử dụng để nuôi cấy màng GaN theo kiểu epitaxy cần có các ưu điểm như khả năng chịu nhiệt độ cao, dẫn nhiệt đồng đều, độ ổn định hóa học tốt, khả năng chống sốc nhiệt mạnh, v.v. Vật liệu than chì có thể đáp ứng được các điều kiện trên.
Là một trong những thành phần cốt lõi của thiết bị MOCVD, đế than chì đóng vai trò là chất mang và vật liệu gia nhiệt của chất nền, quyết định trực tiếp đến độ đồng nhất và độ tinh khiết của vật liệu màng, do đó chất lượng của nó ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình chế tạo tấm màng mỏng epitaxy. Đồng thời,隨著 số lần sử dụng tăng lên và điều kiện làm việc thay đổi, nó rất dễ bị mòn, thuộc loại vật tư tiêu hao.
Mặc dù than chì có độ dẫn nhiệt và độ ổn định tuyệt vời, là một ưu điểm lớn khi được sử dụng làm thành phần cơ bản của thiết bị MOCVD, nhưng trong quá trình sản xuất, bột than chì sẽ bị ăn mòn do dư lượng khí ăn mòn và các hợp chất hữu cơ kim loại, làm giảm đáng kể tuổi thọ của đế than chì. Đồng thời, bột than chì rơi vãi sẽ gây ô nhiễm cho chip.
Sự xuất hiện của công nghệ phủ có thể giúp cố định bột trên bề mặt, tăng cường độ dẫn nhiệt và phân bố nhiệt đều, trở thành công nghệ chính để giải quyết vấn đề này. Trong môi trường sử dụng thiết bị MOCVD, lớp phủ bề mặt của đế than chì cần đáp ứng các đặc điểm sau:
(1) Đế than chì có thể được bao bọc hoàn toàn và có mật độ tốt, nếu không thì đế than chì dễ bị ăn mòn trong khí ăn mòn.
(2) Độ bền kết hợp với nền than chì cao để đảm bảo lớp phủ không dễ bị bong ra sau một số chu kỳ nhiệt độ cao và nhiệt độ thấp.
(3) Nó có độ ổn định hóa học tốt để tránh hỏng lớp phủ ở nhiệt độ cao và môi trường ăn mòn.
SiC có những ưu điểm như khả năng chống ăn mòn, độ dẫn nhiệt cao, khả năng chịu sốc nhiệt và độ ổn định hóa học cao, và có thể hoạt động tốt trong môi trường nuôi cấy GaN. Ngoài ra, hệ số giãn nở nhiệt của SiC khác biệt rất ít so với than chì, do đó SiC là vật liệu được ưu tiên sử dụng cho lớp phủ bề mặt trên nền than chì.
Hiện nay, SiC phổ biến chủ yếu là loại 3C, 4H và 6H, và các loại tinh thể SiC khác nhau có công dụng khác nhau. Ví dụ, 4H-SiC có thể được sử dụng để chế tạo các thiết bị công suất cao; 6H-SiC ổn định nhất và có thể được sử dụng để chế tạo các thiết bị quang điện; do cấu trúc tương tự GaN, 3C-SiC có thể được sử dụng để tạo lớp màng GaN và chế tạo các thiết bị RF SiC-GaN. 3C-SiC cũng thường được gọi là β-SiC, và một ứng dụng quan trọng của β-SiC là làm vật liệu màng và lớp phủ, vì vậy β-SiC hiện là vật liệu chính được sử dụng để phủ.
Thời gian đăng bài: 04/08/2023