Čo je SIC-potiahnutý grafitový Suslec?

Obrázok 1. Spiceptor potiahnutý grafitmi potiahnutými

1. Epitaxiálna vrstva a jej vybavenie

Počas výrobného procesu doštičiek musíme na niektorých substrátoch doštičiek ďalej vybudovať epitaxiálnu vrstvu, aby sme uľahčili výrobu zariadení. Epitaxia sa vzťahuje na proces pestovania nového jednokryštálu na jedinom kryštálovom substráte, ktorý bol starostlivo spracovaný rezaním, mletím a leštením. Nový jednovrstém môže byť rovnaký materiál ako substrát alebo iný materiál (homoepitaxiálny alebo heteroepitaxiálny). Pretože nová jednorazová vrstva rastie pozdĺž fázy kryštálov substrátu, nazýva sa epitaxná vrstva a výroba zariadenia sa vykonáva na epitaxiálnej vrstve. 

Napríklad aEpitaxiálny gaasVrstva sa pripravuje na kremíkovom substráte pre zariadenia emitujúce LED svetla; aSic epitaxiálnyVrstva sa pestuje na vodivom substráte SIC na výstavbu SBD, MOSFET a ďalších zariadení v energetických aplikáciách; Epitaxiálna vrstva GAN je skonštruovaná na polizvujúcej siC substráte na ďalšie výroby zariadení, ako je HEMT, v rádiových frekvenčných aplikáciách, ako je komunikácia. Parametre, ako je hrúbka epitaxiálnych materiálov SIC a koncentrácia nosiča pozadia, priamo určujú rôzne elektrické vlastnosti SIC zariadení. V tomto procese sa nemôžeme zaoberať bez zariadení chemického ukladania pary (CVD).

Obrázok 2. Režimy rastu epitaxného filmu

2. Dôležitosť SIC potiahnutého grafitu Sustenctor v zariadení CVD

V zariadeniach CVD nemôžeme substrát umiestniť priamo na kov alebo jednoducho na základňu pre epitaxiálne ukladanie, pretože zahŕňa mnoho faktorov, ako je smer toku plynu (horizontálne, vertikálne), teplota, tlak, fixácia a kontaminanty. Preto musíme použiť Suslector (nosič oblátky) Umiestniť substrát na podnos a pomocou technológie CVD na vykonanie epitaxného ukladania naň. Tento susceptor je SIC potiahnutý grafitovým spicestorom (tiež nazývaný podnos).

2.1 Aplikácia SIC potiahnutého grafitu v prípade zariadenia MOCVD

Spiceptor potiahnutý grafitom SIC hrá kľúčovú úlohu vZariadenie kovových organických chemikálií (MOCVD)na podporu a zahrievanie jednokryštálových substrátov. Tepelná stabilita a tepelná uniformita tohto susceptora sú rozhodujúce pre kvalitu epitaxiálnych materiálov, takže sa považuje za nevyhnutnú základnú zložku v MOCVD zariadeniach. Technológia depozície kovových organických chemikálií (MOCVD) sa v súčasnosti široko používa v epitaxiálnom raste tenkých filmov GAN v modrých LED diódach, pretože má výhody jednoduchej prevádzky, kontrolovateľnej rýchlosti rastu a vysokej čistoty.

Ako jedna zo základných komponentov v MOCVD zariadeniach je veterom Semiconductor Graphitov Sustor zodpovedná za podporu a zahrievanie jednokryštálových substrátov, ktoré priamo ovplyvňujú uniformitu a čistotu materiálov tenkého filmu, a teda súvisí s kvalitou prípravy epitaxiálnych vlečných doštičiek. Keď sa počet použití zvyšuje a zmení sa pracovné prostredie, grafitový spievateľ je náchylný k noseniu, a preto je klasifikovaný ako spotrebný materiál.

2.2. Charakteristiky SIC potiahnutého grafitu Suslector

Na uspokojenie potrieb MOCVD zariadenia musí mať povlak potrebný pre grafitového spicestora špecifické vlastnosti, ktoré spĺňajú nasledujúce normy:

✔ Dobré pokrytie: Povlak SIC musí úplne pokryť susceptor a mať vysoký stupeň hustoty, aby sa zabránilo poškodeniu v korozívnom plynovom prostredí.

✔ Vysoká pevnosť viazania: Povlak by sa mal pevne viazať na spievateľ a nie je ľahké spadnúť po viacerých cykloch vysokej teploty a nízkej teploty.

✔ Dobrá chemická stabilita: Povlak musí mať dobrú chemickú stabilitu, aby sa predišlo zlyhaniu vysokej teploty a korozívnej atmosféry.

2.3 Problémy a výzvy v zhode s materiálmi z karbidu grafitu a kremíka

Karbid kremíka (SIC) funguje dobre v atmosfére epitaxných atmosfér GAN v dôsledku jeho výhod, ako je odolnosť proti korózii, vysoká tepelná vodivosť, rezistencia na tepelný šok a dobrú chemickú stabilitu. Jeho koeficient tepelnej expanzie je podobný koeficientu grafitu, vďaka čomu je preferovaným materiálom pre nátery vpichu grafitov.

Koniec koncov, všakgrafitakarbid kremíkasú dva rôzne materiály a stále sa vyskytnú situácie, keď má povlak krátka životnosť, je ľahké spadnúť a zvyšuje náklady v dôsledku rôznych koeficientov tepelnej expanzie. 

3. Technológia povlaku SIC

3.1. Bežné typy SIC

V súčasnosti sú bežné typy SIC 3C, 4H a 6H a rôzne typy SIC sú vhodné na rôzne účely. Napríklad 4H-SIC je vhodný na výrobu vysoko výkonných zariadení, 6H-SiC je relatívne stabilný a môže sa použiť pre optoelektronické zariadenia a 3C-SIC sa môže použiť na prípravu epitaxiálnych vrstiev GAN a na výrobu zariadení SIC-Gan RF z dôvodu podobnej štruktúry GAN. 3C-SIC sa tiež bežne označuje ako p-siC, ktorý sa používa hlavne pre tenké filmy a materiály poťahovania. Preto je β-SIC v súčasnosti jedným z hlavných materiálov pre povlaky.

3.2.Kremíkmetóda prípravy

Existuje veľa možností na prípravu povlakov karbidu kremíka, vrátane metódy gélu SOL, metódy postrekovania, metódy postrekovania iónov, metódy chemickej pary (CVR) a metódy ukladania chemickej pary (CVD). Medzi nimi je chemická metóda depozície pár (CVD) v súčasnosti hlavnou technológiou prípravy náterov SIC. Táto metóda usadzuje SIC povlaky na povrch substrátu prostredníctvom reakcie na plynnú fázu, ktorá má výhody úzkeho väzby medzi povlakom a substrátom, čím sa zlepšuje oxidačný odpor a odpor substrátu materiálu.

Metóda vysokej teploty spekania umiestnením grafitového substrátu do vkladacieho prášku a spekaním pri vysokej teplote pod inertnou atmosférou konečne tvorí povlak SIC na povrchu substrátu, ktorý sa nazýva vkladacia metóda. Aj keď je táto metóda jednoduchá a povlak je pevne viazaný na substrát, rovnomernosť povlaku v smere hrúbky je zlá a otvory sú náchylné, čo znižuje oxidačný odpor.

✔ Metóda postrekovaniaZahŕňa postrekovanie kvapalných surovín na povrch grafitového substrátu a potom upevnenie surovín pri špecifickej teplote, aby sa vytvoril povlak. Aj keď je táto metóda lacná, povlak je slabo viazaný na substrát a povlak má zlú uniformitu, tenkú hrúbku a zlú oxidačnú odolnosť a zvyčajne si vyžaduje ďalšie ošetrenie.

✔ Technológia postrekovania iónových lúčovPoužíva iónovú lúčovú pištoľ na rozprašovanie roztaveného alebo čiastočne roztaveného materiálu na povrch grafitového substrátu, ktorý potom stuhne a spája sa na vytvorenie povlaku. Aj keď je operácia jednoduchá a môže produkovať relatívne hustý povlak karbidu kremíka, povlak sa ľahko prelomí a má slabú oxidačnú odolnosť. Zvyčajne sa používa na prípravu vysoko kvalitných kompozitných povlakov SIC.

✔ Sol-Gel Metóda, táto metóda zahŕňa prípravu rovnomerného a priehľadného roztoku SOL, jeho aplikovanie na povrch substrátu a potom sušenie a spekanie na vytvorenie povlaku. Aj keď je operácia jednoduchá a náklady sú nízke, pripravený povlak má nízky odpor s tepelným otrasom a je náchylný na praskanie, takže jeho rozsah aplikácií je obmedzený.

✔ Technológia chemickej pary (CVR): CVR využíva prášok SI a SIO2 na generovanie sio pary a tvorí povlak SIC chemickou reakciou na povrchu substrátu uhlíkového materiálu. Aj keď je možné pripraviť pevne viazaný povlak, vyžaduje sa vyššia reakčná teplota a náklady sú vysoké.

✔ Ukladanie chemickej pary (CVD): CVD je v súčasnosti najpoužívanejšou technológiou na prípravu povlakov SIC a povlaky SIC sa tvoria reakciami plynnej fázy na povrchu substrátu. Povlak pripravený touto metódou je úzko spojený so substrátom, ktorý zlepšuje oxidačnú rezistenciu substrátu a rezistenciu na abláciu, ale vyžaduje dlhý čas ukladania a reakčný plyn môže byť toxický.

Obrázok 3.chemická schéma na ukladanie pary

4. Konkurencia na trhu aJe to polovodičTechnologická inovácia

Na trhu s grafitovými substrátmi potiahnutými SIC začali zahraniční výrobcovia skôr, so zjavnými hlavnými výhodami a vyšším podielom na trhu. Medzinárodne, Xycard v Holandsku, SGL v Nemecku, Toyo Tanso v Japonsku a MEMC v Spojených štátoch sú hlavnými dodávateľmi a v podstate monopolizujú medzinárodný trh. Čína však teraz prelomila základná technológia rovnomerne rastúcich povlakov SIC na povrchu grafitových substrátov a jej kvalita bola overená domácimi a zahraničnými zákazníkmi. Zároveň má tiež určité konkurenčné výhody v cene, ktoré môžu spĺňať požiadavky MOCVD zariadenia na použitie grafitových substrátov potiahnutých SIC. 

Je to polovodič sa zaoberal výskumom a vývojom v oblastiNáter SICuž viac ako 20 rokov. Preto sme spustili rovnakú technológiu vyrovnávacej vrstvy ako SGL. Prostredníctvom špeciálnej technológie spracovania sa môže medzi grafit a karbid kremíka pridať vyrovnávacia vrstva, aby sa zvýšila životnosť servisu viac ako dvakrát.