Kaj je sic prevlečen z grafitom?

Slika 1. SIC-prevlečen grafitni obstrešnik

1. Epitaksialna plast in njegova oprema

Med postopkom proizvodnje rezin moramo še naprej zgraditi epitaksialno plast na nekaterih podlagah rezin, da olajšamo izdelavo naprav. Epitaxy se nanaša na postopek gojenja novega samega kristala na enem samem kristalnem substratu, ki je bil skrbno obdelan z rezanjem, brušenjem in poliranjem. Novi posamezni kristal je lahko enak material kot substrat ali drugačen material (homoepitaksialni ali heteroepitaksialni). Ker nova enojna kristalna plast raste vzdolž kristalne faze substrata, se imenuje epitaksialna plast, proizvodnja naprav pa se izvaja na epitaksialni plasti. 

Na primer aGAAS epitaksialniPlast je pripravljen na silikonski podlagi za naprave za oddajanje LED; aSic epitaksialniPlast se goji na prevodni sic substratu za gradnjo SBD, MOSFET in drugih naprav v uporabi električne energije; GAN epitaksialna plast je zgrajena na polzasebnem sic substratu za nadaljnje proizvodnje naprav, kot je Hemt, v radiofrekvenčnih aplikacijah, kot so komunikacije. Parametri, kot so debelina Epitaksialnih materialov SIC in koncentracija nosilca ozadja, neposredno določajo različne električne lastnosti naprav SIC. V tem postopku ne moremo brez opreme za kemično odlaganje hlapov (CVD).

Slika 2. Načini rasti epitaksialnih filmov

2. Pomen grafitnega obstrežnika, prevlečenega s SIC, v opremi CVD

V opremi CVD ne moremo postaviti substrata neposredno na kovino ali preprosto na podlago za epitaksialno nanašanje, ker vključuje veliko dejavnikov, kot so smer pretoka plina (vodoravna, navpična), temperatura, tlak, fiksacija in onesnaževalce. Zato moramo uporabiti občutek (nosilec rezin), da podlago postavite na pladenj in uporabite tehnologijo CVD za izvajanje epitaksialnega odlaganja na njem. Ta puceptor je sic-prevlečen grafitni asiceptor (imenovan tudi pladenj).

2.1 Uporaba sic prevlečenega grafitnega obstrežnika v opremi MOCVD

Sic prevlečen grafitni obstrežnik ima ključno vlogo vOprema za odlaganje kovinskih organskih kemičnih hlapov (MOCVD)za podporo in ogrevanje enojnih kristalnih substratov. Toplotna stabilnost in toplotna enakomernost tega puceptorja sta ključnega pomena za kakovost epitaksialnih materialov, zato se šteje za nepogrešljivo jedro komponente v opremi MOCVD. Tehnologija kovinskih organskih kemičnih hlapov (MOCVD) se trenutno pogosto uporablja pri epitaksialni rasti tankih filmov Gan v modrih LED, ker ima prednosti preprostega delovanja, krmiljenja hitrosti rasti in visoke čistosti.

Kot ena izmed temeljnih komponent v opremi MOCVD je Vetek polprevodniški grafitni asiceptor odgovoren za podporo in ogrevanje posameznih kristalnih substratov, ki neposredno vplivajo na enotnost in čistost tankih filmskih materialov in je tako povezana s kakovostjo priprave epitaksialnih rezin. Ko se število uporabe povečuje in se spreminja delovno okolje, je obstreznik grafita nagnjen k obrabi in je zato razvrščen kot potrošni.

2.2. Značilnosti sic prevlečenega grafita

Za zadovoljevanje potreb opreme MOCVD mora imeti prevleka, ki je potrebna za grafitni obstreznik, imeti posebne značilnosti, da izpolnjujejo naslednje standarde:

✔  Good coverage: SIC prevleka mora v celoti pokriti občutek in imeti visoko stopnjo gostote, da prepreči poškodbe v korozivnem plinskem okolju.

✔ Visoka trdnost vezi: Prevleka mora biti trdno vezana na občutek in po več visokotemperaturnih in nizkotemperaturnih ciklih ni enostavno odpasti.

✔ Dobra kemična stabilnost: Prevleka mora imeti dobro kemično stabilnost, da se izognete odpovedi v visoki temperaturi in jedko atmosferi.

2.3 Težave in izzivi pri ujemanju materialov za grafit in silicijev karbid

Silicijev karbid (SIC) deluje dobro v epitaksialni atmosferi GAN zaradi prednosti, kot so korozijska odpornost, visoka toplotna prevodnost, odpornost na toplotni udar in dobra kemična stabilnost. Njegov koeficient toplotne ekspanzije je podoben kot pri grafitu, zaradi česar je najprimernejši material za prevleke za grafitne obstrešbe.

Vendar navsezadnjegrafitinSilicijev karbidsta dva različna materiala in še vedno bosta situacija, ko ima prevleka kratko življenjsko dobo, je enostavno odpasti in poveča stroške zaradi različnih koeficientov toplotne ekspanzije. 

3. Tehnologija sic prevleke

3.1. Pogoste vrste sic

Trenutno skupne vrste SIC vključujejo 3C, 4H in 6H, za različne namene pa so primerne različne vrste SIC. Na primer, 4H-SIC je primeren za izdelavo naprav z visoko močjo, 6H-SIC je sorazmerno stabilen in se lahko uporablja za optoelektronske naprave, 3C-SIC pa se lahko uporabi za pripravo GAN epitaksialnih plasti in izdelavo naprav SIC-Gan RF zaradi njegove podobne strukture kot GAN. 3C-SIC se običajno imenuje tudi β-SIC, ki se uporablja predvsem za tanke filme in materiale za prevleke. Zato je β-SIC trenutno eden glavnih materialov za prevleke.

3.2.Silicijev karbidni premazNačin priprave

Obstaja veliko možnosti za pripravo premazov silicijevega karbida, vključno z metodo gel-sol, metodo škropljenja, metodo brizganja ionskega žarka, metodo reakcije kemične hlape (CVR) in metodo kemičnega nalaganja hlapov (CVD). Med njimi je metoda kemičnega nalaganja hlapov (CVD) trenutno glavna tehnologija za pripravo sic premazov. Ta metoda nalaga sic prevleke na površini substrata s plinsko fazno reakcijo, ki ima prednosti tesne vezi med prevleko in substratom, kar izboljša odpornost na oksidacijo in ablacijo upornosti podlaga.

Visokotemperaturna metoda sintranja z namestitvijo grafitnega substrata v vdelani prah in sintranjem pri visoki temperaturi pod inertno atmosfero končno tvori sic prevleko na površini substrata, ki se imenuje metoda vdelave. Čeprav je ta metoda preprosta in je prevleka tesno vezana na substrat, je enakomernost prevleke v smeri debeline slaba, luknje pa so nagnjene k pojavu, kar zmanjšuje oksidacijsko odpornost.

✔ Metoda škropljenjavključuje razprševanje tekočih surovin na površini grafitne podlage in nato strjevanje surovin pri določeni temperaturi, da nastane prevleka. Čeprav je ta metoda poceni, je prevleka šibko vezana na substrat, prevleka pa ima slabo enakomernost, tanko debelino in slabo oksidacijsko odpornost in običajno zahteva dodatno obdelavo.

Tehnologija škropljenja ionskih žarkovUporablja pištolo ionskega žarka za razprševanje staljenega ali delno staljenega materiala na površino grafitnega substrata, ki nato strdi in veže, da tvori prevleko. Čeprav je operacija preprosta in lahko ustvari relativno gosto silicijevo karbidno prevleko, je prevleka enostavno razbiti in ima slabo oksidacijsko odpornost. Običajno se uporablja za pripravo visokokakovostnih kompozitnih prevlek SIC.

✔ Sol-gel metoda, ta metoda vključuje pripravo enakomerne in prozorne raztopine Sol, jo nanašati na površino podlage in nato sušenje in sintranje, da tvori prevleko. Čeprav je operacija preprosta in so stroški nizki, ima pripravljena prevleka nizko odpornost na toplotni udar in je nagnjena k razpoki, zato je njen obseg uporabe omejen.

✔ Tehnologija kemijskih hlapov (CVR): CVR uporablja SI in SiO2 v prahu za ustvarjanje hlapov SiO in tvori sic prevleko s kemično reakcijo na površini podlage ogljikovega materiala. Čeprav je mogoče pripraviti tesno vezano prevleko, je potrebna višja reakcijska temperatura in stroški visoki.

✔ Kemična odlaganje hlapov (CVD): KVB je trenutno najpogosteje uporabljena tehnologija za pripravo sic premazov, sic prevleke pa nastanejo s plinskimi faznimi reakcijami na površini podlage. Premaza, pripravljena s to metodo, je tesno vezana na substrat, kar izboljša odpornost na oksidacijo in odpornost na abstrat, vendar zahteva dolg čas odlaganja, reakcijski plin pa je lahko strupen.

Slika 3. Kemični diagram deponicije pare

4. Tržna konkurenca inTo polprevodnikTehnološka inovacija

Na trgu Graphite Substrata, prevlečenega s SIC, so se tuji proizvajalci začeli prej, z očitnimi vodilnimi prednosti in višjim tržnim deležem. Mednarodno, XyCard na Nizozemskem, SGL v Nemčiji, Toyo Tanso na Japonskem in Memc v Združenih državah Amerike so glavni dobavitelji in v bistvu monopolizirajo mednarodni trg. Vendar se je Kitajska zdaj prebil skozi osnovno tehnologijo enakomerno rastočih sic prevleke na površini grafitnih substratov, njegovo kakovost pa so preverjali domači in tuji kupci. Hkrati ima tudi določene konkurenčne prednosti v ceni, ki lahko ustreza zahtevam opreme MOCVD za uporabo grafitnih substratov, prevlečenih s SiC. 

To polprevodnik se je ukvarjal z raziskavami in razvojem na področjuSic prevlekeveč kot 20 let. Zato smo lansirali isto tehnologijo medpomnilnika kot SGL. S posebno tehnologijo obdelave lahko med grafitom in silicijevim karbidom dodamo plast varovanja, da se več kot dvakrat poveča življenjska doba.