אן עפּיטאַקסיאַל שיכט איז א ספּעציפֿישער איין-קריסטאַל דינער פֿילם וואָס וואַקסט אויף אַ וועיפֿער סאַבסטראַט דורך אַן עפּיטאַקסיאַל פּראָצעס; דער סאַבסטראַט וועיפֿער און דער עפּיטאַקסיאַל פֿילם ווערן קאָלעקטיוולי באַצייכנט ווי אַן עפּיטאַקסיאַל וועיפֿער. צווישן די, וואַקסן אַ סיליקאָן קאַרבייד עפּיטאַקסיאַל שיכט אויף אַ קאַנדאַקטיוו סיליקאָן קאַרבייד סאַבסטראַט פּראָדוצירט אַ כאָומאַדזשיניאַס סיליקאָן קאַרבייד עפּיטאַקסיאַל וועיפֿער, וואָס קען ווייטער פֿאַבריצירט ווערן אין מאַכט דעוויסעס ווי שאָטקי דיאָדעס, MOSFETs און IGBTs. דער מערסט וויידלי געניצטער סאַבסטראַט טיפּ איז דער 4H-SiC סאַבסטראַט.
זינט כּמעט אַלע דעוויסעס ווערן פאַבריצירט אויף עפּיטאַקסיאַל שיכטן, האט די קוואַליטעט פון דער עפּיטאַקסיאַל שיכט אַ באַטייטיק השפּעה אויף די פאָרשטעלונג פון די דעוויסעס. אָבער, די קוואַליטעט פון דער עפּיטאַקסיאַל שיכט ווערט באַאיינפלוסט דורך קריסטאַל און סאַבסטראַט פּראַסעסינג, וואָס שטעלט עס אין אַ קריטישן מאָמענט אין דער אינדוסטריע און שפּילט אַ וויכטיקע ראָלע אין איר אַנטוויקלונג.
די הויפּט מעטאָדן פֿאַר צוגרייטן סיליקאָן קאַרבייד עפּיטאַקסיאַל לייַערס אַרייַננעמען: פארע דעפּאַזישאַן; פליסיק פאַסע עפּיטאַקסי (LPE); מאָלעקולאַר שטראַל עפּיטאַקסי (MBE); און כעמישע פארע דעפּאַזישאַן (CVD). צווישן די, כעמישע פארע דעפּאַזישאַן (CVD) איז די מערסט וויידלי געניצטע מעטאָד פֿאַר 4H-SiC האָמאָגענע עפּיטאַקסי. 4H-SiC CVD עפּיטאַקסי ניצט טיפּיש CVD ויסריכט, וואָס ינשורז די קאַנטיניואַטי פון די 4H-SiC קריסטאַל סטרוקטור אונטער הויך וווּקס טעמפּעראַטורעס.
אין CVD עקוויפּמענט, קען מען נישט שטעלן דעם סאַבסטראַט גלייך אויף אַ מעטאַל ייבערפלאַך אָדער פשוט שטעלן אויף אַ באַזע פֿאַר עפּיטאַקסיאַל דעפּאָזיציע, ווײַל דאָס נעמט אַרײַן פֿאַרשידענע השפּעה-פֿאַקטאָרן ווי גאַז-פֿלוס ריכטונג (האָריזאָנטאַל, ווערטיקאַל), טעמפּעראַטור, דרוק, פֿיקסאַציע, און קאָנטאַמינאַציע פֿון אָפּגעוואָרפֿענע פּאַרטיקלען. דעריבער, איז אַ שטיצע-באַזע נויטיק; דער סאַבסטראַט ווערט געשטעלט אויף אַ טאַץ, און עפּיטאַקסיאַל דעפּאָזיציע ווערט דאַן דורכגעפֿירט אויף דעם סאַבסטראַט מיט CVD טעכנאָלאָגיע. די שטיצע-באַזע איז אַ SiC-באַדעקטע גראַפֿיט באַזע.
אלס א קערן קאמפאנענט, האט דער גראפיט סובסטראט א הויכע ספעציפישע שטארקייט און ספעציפישן מאדול, ווי אויך גוטע טערמישע שאק און קאראזיע קעגנשטאנד. אבער, בעת פראדוקציע, איז דער גראפיט אונטערטעניק צו קאראזיע און פודער אפפאל צוליב קאראזיווע גאזן און רעשטלעך ארגאנאמעטאלישע פארבינדונגען, וואס פארקלענערט באדייטנד די לעבנסדויער פונעם סובסטראט. אין דער זעלבער צייט, קען דער אפגעפאלענער גראפיט פודער פארפעסטיקטן די טשיפס. ביי דער פראדוקציע פון סיליקאן קארבייד עפיטאקסיאלע וועיפערס, איז עס געווארן אלץ שווערער צו טרעפן די אלץ שטרענגערע באדערפענישן פאר גראפיט מאטעריאלן, וואס באגרענעצט שטארק זייער אנטוויקלונג און פראקטישע אנווענדונג. דערפאר,קאָוטינג טעכנאָלאָגיעאיז ארויסגעקומען אלס א לייזונג.
מעלות פון SiC קאָוטינגז אין די האַלב-קאָנדוקטאָר אינדוסטריע
די פיזישע און כעמישע אייגנשאפטן פון באַדעקונגען מוזן טרעפן שטרענגע רעקווייערמענץ פֿאַר הויך-טעמפּעראַטור און קעראָוזשאַן קעגנשטעל, ווייל די האָבן אַ דירעקטן השפּעה אויף פּראָדוקט פּראָדוקציע און לעבן-שפּאַן. SiC מאַטעריאַל פאַרמאָגט הויך שטאַרקייט, הויך כאַרדנאַס, אַ נידעריק קאָעפיציענט פון טערמאַל יקספּאַנשאַן, און ויסגעצייכנט טערמאַל קאַנדאַקטיוויטי, מאכן עס אַ קריטיש הויך-טעמפּעראַטור סטרוקטוראַל און האַלב-קאָנדוקטאָר מאַטעריאַל. ווען געווענדט צו גראַפיט סאַבסטראַטן, זייַן אַדוואַנידזשיז אַרייַננעמען:
1) SiC איז קעראָוזשאַן-קעגנשטעליק און קען גאָר איינשליסן דעם גראַפיט סאַבסטראַט. איר הויך געדיכטקייט פאַרהיט שעדיקן פון קעראָוסיוו גאַזן.
2) SiC האט הויכע טערמישע קאַנדאַקטיוויטי און שטאַרקע פֿאַרבינדונג שטאַרקייט מיטן גראַפֿיט סאַבסטראַט, וואָס גאַראַנטירט אַז די קאָוטינג בלייבט גאַנץ אפילו נאָך ריפּיטיד הויך-נידעריק טעמפּעראַטור ציקלען.
3) SiC פארמאגט אויסגעצייכנטע כעמישע פעסטקייט, פאַרהיטנדיק קאָוטינג דורכפאַל אין הויך-טעמפּעראַטור, קעראָוסיוו אַטמאָספערעס.
דערצו, עפּיטאַקסיאַל אויוון געמאכט פון פאַרשידענע מאַטעריאַלן דאַרפן גראַפיט טאַץ מיט ספּעציפישע פאָרשטעלונג ספּעסיפיקאַציעס. דער טערמישער יקספּאַנשאַן קאָואַפישאַנט פון דעם גראַפיט מאַטעריאַל מוז זיין קאָמפּאַטיבל מיט דער וווּקס טעמפּעראַטור פון דעם עפּיטאַקסיאַל אויוון. למשל, ווייל די וווּקס טעמפּעראַטור פֿאַר סיליקאָן קאַרבייד עפּיטאַקסי איז הויך, זענען טאַץ מיט אַ הויך גראַד פון טערמישער יקספּאַנשאַן קאָואַפישאַנט גלייַכן פארלאנגט. דער טערמישער יקספּאַנשאַן קאָואַפישאַנט פון SiC איז זייער קליין אַנדערש פון דעם פון גראַפיט, מאַכנדיג עס דער בילכער מאַטעריאַל פֿאַר קאָוטינג די ייבערפלאַך פון גראַפיט סאַבסטראַטן.
SiC עקזיסטירט אין פארשידענע קריסטאל פארמען, מיט די מערסטע פארשפרייטע איצטיגע זייענדיג 3C, 4H, און 6H טיפן, יעדע סערווירט פארשידענע אנווענדונגען. למשל, 4H-SiC ווערט גענוצט צו פאבריצירן הויך-מאַכט דעווייסעס; 6H-SiC איז די מערסט סטאבילע און ווערט גענוצט צו פאבריצירן אָפּטאָעלעקטראנישע דעווייסעס; און 3C-SiC, צוליב איר סטרוקטורעלער ענלעכקייט צו GaN, ווערט גענוצט צו פראדוצירן GaN עפּיטאַקסיאַל לייַערס פאר דער פאבריצירונג פון SiC-GaN RF דעווייסעס. 3C-SiC ווערט אויך אָפט גערופן β-SiC. א שליסל אנווענדונג פון β-SiC איז אלס א דין-פילם און קאָוטינג מאַטעריאַל; דעריבער, β-SiC איז איצט דער הויפּט מאַטעריאַל גענוצט פאר קאָוטינגז.
אלס א געוויינטלעכער פארברויכבארער מאַטעריאַל אין האַלב-קאָנדוקטאָר פּראָדוקציע, ווערן SiC קאָוטינגז בפֿרט גענוצט אין פּראָצעסן ווי סאַבסטראַט צוגרייטונג, עפּיטאַקסי, אָקסידאַציע און דיפוזיע, עטשינג, און יאָן ימפּלאַנטאַציע. די פֿיזישע און כעמישע אייגנשאַפֿטן פֿון דער קאָוטינג מוזן טרעפֿן שטרענגע רעקווירמענץ פֿאַר הויך-טעמפּעראַטור קעגנשטעל און קעראָוזשאַן קעגנשטעל, ווײַל די האָבן אַ דירעקטן השפּעה אויף פּראָדוקט פּראָדוקציע און לעבן-שפּאַן. דעריבער, איז די צוגרייטונג פֿון SiC קאָוטינגז קריטיש.
פּראָצעס פֿאַר צוגרייטן סיליקאָן קאַרבייד קאָוטינגז
איצט, די הויפּט מעטאָדן פֿאַר צוגרייטן SiC קאָוטינגז אַרייַננעמען די סאָל-געל מעטאָד, די עמבעדדינג מעטאָד, באַרשט קאָוטינג, פּלאַזמע שפּריצן, כעמישע פארע רעאַקציע (CVR), און כעמישע פארע דעפּאַזישאַן (CVD).
עמבעדינג מעטאָד
די מעטאָדע איז אַ טיפּ הויך-טעמפּעראַטור האַרט-שטאַט סינטערינג. עס ניצט בפֿרט אַ געמיש פֿון סיליקאָן (Si) פּודער און קאַרבאָן (C) פּודער ווי דער עמבעדדינג פּודער. אַ גראַפֿיט סאַבסטראַט ווערט געשטעלט אין דעם עמבעדדינג פּודער און געסינטערט ביי הויכע טעמפּעראַטורן אין אַן אינערט גאַז אַטמאָספֿערע, וואָס שאַפֿט לעצטנס אַ SiC קאָוטינג אויף דער ייבערפֿלאַך פֿון דעם גראַפֿיט סאַבסטראַט. די מעטאָדע פֿאַרמאָגט אַ פּשוטן פּראָצעס און גוטע אַדכיזשאַן צווישן דער קאָוטינג און דעם סאַבסטראַט; אָבער, די קאָוטינג ווײַזט אַ שלעכטע איינהייטלעכקייט אין דער ריכטונג פֿון גרעב און איז פּראָנע צו אַנטוויקלען פֿילע פּאָרן, וואָס רעזולטירט אין אַ שלעכטן אַקסאַדיישאַן קעגנשטעל.
באַרשט קאָוטינג מעטאָד
די באַרשט קאָוטינג מעטאָדע באַשטייט הויפּטזעכלעך פון אָנווענדן פליסיק רוי מאַטעריאַל צו דער ייבערפלאַך פון דעם גראַפיט סאַבסטראַט, און דערנאָך אויסהאַרטן דעם מאַטעריאַל ביי אַ ספּעציפֿישער טעמפּעראַטור צו פֿאָרמען די קאָוטינג. די מעטאָדע איז פּשוט און קאָסטן-עפֿעקטיוו; אָבער, די רעזולטאַט קאָוטינג ווייזט אַ שוואַכע אַדכיזשאַן צו דעם סאַבסטראַט, שלעכטע איינהייטלעכקייט, און איז לעפיערעך דין מיט נידעריק אַקסאַדיישאַן קעגנשטעל, וואָס נויטיקט נאָך מעטאָדן.
פּלאַזמע שפּריצן מעטאָד
די פּלאַזמע שפּריצן מעטאָדע באַשטייט פון ניצן אַ פּלאַזמע ביקס צו שפּריצן געשמאָלצן אָדער האַלב-געשמאָלצן רוי מאַטעריאַל אויף דער ייבערפלאַך פון די גראַפיט סאַבסטראַט, וואָס דאַן ווערט האַרטער און בינדט זיך צו פאָרעם אַ קאָוטינג. די מעטאָדע איז פּשוט צו אַרבעטן און קען פּראָדוצירן רעלאַטיוו געדיכטע סיליקאָן קאַרבייד קאָוטינגז; אָבער, די רעזולטאַטן קאָוטינגז זענען אָפט צו דין, וואָס פירט צו שלעכט אַקסאַדיישאַן קעגנשטעל. דעריבער, עס איז בכלל געניצט אין דער צוגרייטונג פון SiC קאַמפּאַזאַט קאָוטינגז צו פֿאַרבעסערן קאָוטינג קוואַליטעט.
געל-סאָל מעטאָד
די געל-סאָל מעטאָדע באַשטייט הויפּטזעכלעך פון צוגרייטן אַ גלייכמעסיקע, טראַנספּאַרענטע סאָל לייזונג צו באַדעקן די סאַבסטראַט ייבערפלאַך. נאָך טריקענען אין אַ געל, ווערט דער מאַטעריאַל געסינטערט צו פאָרמירן די באַדעקונג. די מעטאָדע איז פּשוט צו אַרבעטן און לעפיערעך ביליק; אָבער, די רעזולטאַטן באַדעקונגען ליידן פון חסרונות אַזאַ ווי נידעריק טערמישער קלאַפּ קעגנשטעל און אַ טענדענץ צו קראַצן, וואָס באַגרענעצט זייער ברייט אַפּלאַקיישאַן.
כעמישע פארע רעאקציע (CVR) מעטאד
CVR ניצט בפֿרט Si און SiO₂ פּודערס צו שאַפֿן SiO₂ פארע ביי הויכע טעמפּעראַטורן, וואָס טריגערט אַ סעריע כעמישע רעאַקציעס אויף דער ייבערפֿלאַך פֿון דעם Si סאַבסטראַט צו שאַפֿן אַ SiC קאָוטינג. די SiC קאָוטינג וואָס ווערט פּראָדוצירט דורך דעם מעטאָד בינדט זיך פֿעסט צום סאַבסטראַט; אָבער, די רעאַקציע טעמפּעראַטור איז הויך, און די קאָסטן זענען אויך רעלאַטיוו הויך.
כעמישע פארע דעפאזיציע (CVD)
CVD איז איצט די הויפּט טעכנאָלאָגיע פֿאַר צוגרייטן SiC קאָוטינגז אויף סאַבסטראַט ייבערפלאַכן. דער הויפּט פּראָצעס ינוואַלווז אַ סעריע פון פיזיקאָכעמישע רעאַקציעס צווישן גאַזיק רעאַקטאַנץ און די סאַבסטראַט ייבערפלאַך, וואָס לעסאָף ריזאַלטינג אין די דעפּאָזישאַן פון אַ SiC קאָוטינג. SiC קאָוטינגז געשאפן דורך CVD טעכנאָלאָגיע בונד פעסט צו די סאַבסטראַט ייבערפלאַך און קענען עפעקטיוו פֿאַרבעסערן די סאַבסטראַט מאַטעריאַל ס אַקסאַדיישאַן קעגנשטעל און אַבליישאַן קעגנשטעל; אָבער, דעם אופֿן ריקווייערז אַ לעפיערעך לאַנג דעפּאָזישאַן צייט, און די רעאַקציע גאַזן אַנטהאַלטן זיכער טאַקסיק קאַמפּאָונאַנץ.
טרענדס אין SiC קאָוטינגז
SiC קאָוטינגז ווערן בפֿרט גענוצט ווי קאָנסומאַבלעס אין האַלב-קאָנדוקטאָר פאַבריקאַציע, מיט שליסל פאָרשטעלונג מעטריקס אַרייַנגערעכנט קאָוטינג יוניפאָרמאַטי, קאָעפיציענט פון טערמאַל יקספּאַנשאַן, און טערמאַל קאַנדאַקטיוויטי. כאָטש עס איז אַ באַטייטיק דינער פאָדערונג פֿאַר SiC קאָוטינגז אין כינע, די טעכנאָלאָגיע בלייבט נישט רייף. אין אויסלאַנד, בלויז איין יו. עס. פירמע אַפּערייץ אין דעם פעלד, און אירע פּראָדוקטן זענען לעפיערעך טייַער.
קריסטאַל שיפןזענען קאָנסומאַבלעס געניצט אין עפּיטאַקסיאַל פּראָדוקציע וואָס קענען פאַרבייַטן SiC-באדעקט גראַפיט, כאָטש דער מאַרק באַנד איז קליין. ווייטער איז TaC-באדעקט גראַפיט, וואָס אָפפערס בעסער כעמיש קעראָוזשאַן קעגנשטעל ווי נאַקעטע גראַפיט אָדער SiC-באדעקט גראַפיט, אָבער עס איז פּראָוכיבאַטיוולי טייַער און נאָך אין די פרי סטאַגעס פון אַנטוויקלונג. איצט, היגע קאָמפּאַניעס וויליופאַנג סעמיקאַנדאַקטער, סעמיקעראַ, אוןוועטעק האַלב-קאָנדוקטאָרזענען פאַרנומען אין פאָרשונג און אַנטוויקלונג אין דעם געביט.
פּאָסט צייט: 20סטן מײַ, 2026