Mi az a SIC-bevonatú grafit-susceptor?

1. ábra:

1- Epitaxiális réteg és felszerelése

Az ostya -gyártási folyamat során tovább kell építenünk egy epitaxiális réteget néhány ostya szubsztrátumra az eszközök előállításának megkönnyítése érdekében. Az epitaxia arra utal, hogy egy új egy kristályt egy kristály szubsztráton történő növekedés folyamatában van, amelyet vágással, őrléssel és polírozással gondosan feldolgoztak. Az új Single Crystal lehet ugyanaz az anyag, mint a szubsztrát, vagy egy másik anyag (homoepitaxialis vagy heteroepitaxiális). Mivel az új egykristályréteg a szubsztrát kristályfázis mentén növekszik, epitaxiális rétegnek nevezzük, és az eszköz gyártását az epitaxiális rétegen hajtják végre. 

Például aGAAS epitaxiálisA réteget szilícium-szubsztráton készítik a LED-os fénykibocsátó eszközökhöz; ASic epitaxiálisA réteget vezetőképes SIC szubsztráton termesztik az SBD, a MOSFET és más eszközök felépítésére az energiaszámokban; A GaN epitaxiális réteget egy félig inszuláló SIC-szubsztráton állítják elő, hogy olyan eszközöket, mint például a HEMT-t, a rádiófrekvenciás alkalmazásokban, például a kommunikációban, előállítsák az eszközöket. Az olyan paraméterek, mint például a SIC epitaxiális anyagok vastagsága és a háttér -hordozó koncentrációja, közvetlenül meghatározzák a SIC -eszközök különféle elektromos tulajdonságait. Ebben a folyamatban nem tudunk megtenni a kémiai gőzlerakódás (CVD) berendezés nélkül.

2. ábra. Epitaxiális film növekedési módjai

2.

A CVD berendezésekben a szubsztrátot közvetlenül a fémre vagy egyszerűen az epitaxiális lerakódás alapjára nem helyezhetjük, mivel számos tényezőt tartalmaz, mint például a gázáramlás (vízszintes, függőleges), a hőmérséklet, a nyomás, a rögzítés és a szennyező anyagok. Ezért egy susceptor -ot kell használnunk (ostyahordozó) A szubsztrát tálcára helyezéséhez, és a CVD technológiát használja az epitaxiális lerakódás elvégzéséhez. Ez a Susceptor a SIC-bevonatú grafit-susceptor (más néven tálcának).

2.1 A SIC bevonatú grafit -susceptor alkalmazása a MOCVD berendezésekben

A SIC-bevonatú grafit-susceptor kulcsszerepet játszikfém szerves kémiai gőzlerakódás (MOCVD) berendezésAz egykristályos szubsztrátok támogatása és melegítése. Ennek az érzékenynek a termikus stabilitása és a termikus egységesség kulcsfontosságú az epitaxiális anyagok minőségéhez, tehát a MOCVD berendezések nélkülözhetetlen magkomponensnek tekintik. A fém szerves kémiai gőzlerakódást (MOCVD) technológiát jelenleg széles körben használják a GaN vékony fóliák epitaxiális növekedésében kék LED -ekben, mivel az egyszerű működés, a szabályozható növekedési sebesség és a nagy tisztaság előnyei vannak.

Mint a MOCVD berendezések egyik alapvető alkotóeleme, a Vetek Semiconductor Graphite Ssceptor felelős az egykristályos szubsztrátok támogatásáért és melegítéséért, ami közvetlenül befolyásolja a vékony film anyagok egységességét és tisztaságát, és így kapcsolódik az epitaxiális ostyák előkészítési minőségéhez. Ahogy a felhasználások száma növekszik, és a munkakörnyezet megváltozik, a grafit -érzékeny hajlamos viselni, és ezért fogyaszthatónak minősül.

2.2. A SIC bevonatú grafit -érzékeny jellemzői

A MOCVD berendezések igényeinek kielégítése érdekében a grafit -érzékenyekhez szükséges bevonatoknak speciális jellemzőkkel kell rendelkezniük a következő szabványoknak:

✔ Jó lefedettség: A SIC bevonatnak teljes mértékben lefednie kell a Susceptor -ot, és magas sűrűségűnek kell lennie, hogy megakadályozzák a korrozív gázkörnyezet károsodását.

✔ Magas kötési szilárdság: A bevonatot szorosan ragasztani kell a Susceptorhoz, és nem könnyű leesni több magas hőmérsékleti és alacsony hőmérsékleti ciklus után.

✔ Jó kémiai stabilitás: A bevonatnak jó kémiai stabilitással kell rendelkeznie, hogy elkerülje a magas hőmérsékleten és a korrozív légkörben történő meghibásodást.

2.3 Nehézségek és kihívások a grafit és a szilícium -karbid anyagok illesztésében

A szilícium -karbid (SIC) jól teljesít a GaN epitaxiális légkörben, mivel olyan előnyei, mint a korrózióállóság, a nagy hővezető képesség, a termikus ütésállóság és a jó kémiai stabilitás. Termikus tágulási együtthatója hasonló a grafitéhoz, így ez a grafitszivárgók bevonatainak előnyben részesített anyaga.

Végül is,grafitésszilícium -karbidKét különböző anyag, és továbbra is olyan helyzetek lesznek, amikor a bevonat rövid élettartamú, könnyű leesésének és növeli a költségeket a különböző hőtágulási együtthatók miatt. 

3- SIC bevonási technológia

3.1. A SIC általános típusai

Jelenleg a SIC általános típusai közé tartozik a 3C, 4H és 6H, és a különféle SIC típusok különböző célokra alkalmasak. Például, a 4H-SIC alkalmas nagy teljesítményű eszközök gyártására, a 6H-SIC viszonylag stabil, és optoelektronikus eszközökhöz használható, és a 3C-SIC felhasználható a GaN-epitaxiális rétegek előállítására és a SIC-Gan RF eszközök gyártására, mivel hasonló a GAN-hoz. A 3C-SIC-t általában β-SIC-nek is nevezik, amelyet elsősorban vékony fóliákhoz és bevonó anyagokhoz használnak. Ezért a β-SIC jelenleg az egyik fő anyag a bevonatokhoz.

3.2.Szilícium karbid bevonatelőkészítési módszer

Számos lehetőség van a szilícium-karbid bevonatok előállítására, beleértve a gél-Sol módszert, a permetezési módszert, az ionnyaláb-permetezési módszert, a kémiai gőzreakció módszerét (CVR) és a kémiai gőzlerakódási módszert (CVD). Közülük a kémiai gőzlerakódási módszer (CVD) jelenleg a fő technológia a SIC bevonatok előkészítéséhez. Ez a módszer a szubsztrát felületére a gázfázisú reakció révén lerakódik a szubsztrát felületére, amelynek előnyei vannak a bevonat és a szubsztrát közötti szoros kötésnek, javítva a szubsztrát anyag oxidációs ellenállását és ablációs ellenállását.

A magas hőmérsékletű szinterelési módszer a grafit szubsztrát beágyazó porba helyezésével és magas hőmérsékleten történő szintű inert légkörben történő szinten történő szinten történő behelyezésével végül SIC bevonatot képez a szubsztrát felületén, amelyet beágyazási módszernek hívnak. Noha ez a módszer egyszerű, és a bevonat szorosan ragaszkodik a szubsztráthoz, a bevonat vastagságának egységessége gyenge, és a lyukak hajlamosak megjelenésre, ami csökkenti az oxidációs ellenállást.

✔ A permetezési módszermagában foglalja a folyékony nyersanyagok permetezését a grafit szubsztrát felületére, majd a nyersanyagok megszilárdítását egy adott hőmérsékleten egy bevonat kialakításához. Noha ez a módszer olcsó, a bevonat gyengén ragaszkodik a szubsztráthoz, és a bevonat gyenge egységessége, vékony vastagsága és rossz oxidációs rezisztenciája van, és általában további kezelést igényel.

✔ ionnyaláb -permetezési technológiaEgy ionnyalábpisztolyt használ az olvadt vagy részben olvadt anyag permetezésére egy grafit szubsztrát felületére, amely ezután megszilárdul és köti be a bevonatot. Noha a művelet egyszerű, és viszonylag sűrű szilícium -karbid bevonatot eredményezhet, a bevonatot könnyű megszakítani és rossz oxidációs ellenállással rendelkezik. Általában a kiváló minőségű SIC kompozit bevonatok elkészítésére használják.

✔ Sol-Gel módszer, Ez a módszer magában foglalja az egységes és átlátszó szol oldat elkészítését, a szubsztrát felületére történő felhordását, majd szárítást és szinterezést egy bevonat kialakításához. Noha a művelet egyszerű és a költségek alacsony, az előkészített bevonat alacsony hőhatás -ellenállással rendelkezik és hajlamos a repedésre, tehát az alkalmazási tartomány korlátozott.

✔ Kémiai gőzreakció -technológia (CVR): A CVR Si és SiO2 port használ a SiO gőz előállításához, és a szén anyag szubsztrát felületén lévő kémiai reakcióval SIC bevonatot képez. Noha egy szorosan kötött bevonat elkészíthető, magasabb reakcióhőmérsékletre van szükség, és a költségek magas.

✔ Kémiai gőzlerakódás (CVD): A CVD jelenleg a legszélesebb körben alkalmazott technológia a SIC bevonatok előállításához, és a SIC bevonatok a szubsztrát felületén lévő gázfázisú reakciókkal állnak elő. Az ezzel a módszerrel előállított bevonat szorosan ragaszkodik a szubsztráthoz, amely javítja a szubsztrát oxidációs rezisztenciáját és az ablációs rezisztenciát, de hosszú lerakódási időt igényel, és a reakciógáz mérgező lehet.

3. ábra

4- Piaci verseny ésVetek SemiconductorTechnológiai innovációja

A SIC bevonatú grafit szubsztrát piacán a külföldi gyártók korábban indultak, nyilvánvaló vezető előnyökkel és magasabb piaci részesedéssel. Nemzetközi szinten a hollandiai Xycard, a németországi SGL, a japán Toyo Tanso és az Egyesült Államok MEMC -je a mainstream beszállítók, és alapvetően monopolizálják a nemzetközi piacot. Kína azonban most áttörött a grafit szubsztrátok felületén egyenletesen növekvő SIC bevonatok alaptechnikáján, és minőségét a hazai és a külföldi ügyfelek ellenőrizték. Ugyanakkor bizonyos versenyelőnyökkel is rendelkezik, amelyek megfelelnek a MOCVD berendezések követelményeinek a SIC bevonatú grafit szubsztrátok használatához. 

A Vetek Semiconductor kutatással és fejlesztéssel foglalkozik aSic bevonatokTöbb mint 20 éve. Ezért ugyanazt a pufferréteg -technológiát indítottuk el, mint az SGL. A speciális feldolgozási technológián keresztül pufferréteg adható hozzá a grafit és a szilícium -karbid között, hogy több mint kétszer növelje a szerviz élettartamot.