Какво представлява SIC-покрит графитен пресеск?

Фигура 1. Сузатор с графит с покритие

1. Епитаксиален слой и неговото оборудване

По време на процеса на производство на вафли трябва да изградим допълнително епитаксиален слой върху някои субстрати на вафли, за да улесним производството на устройства. Епитаксията се отнася до процеса на отглеждане на нов единичен кристал върху единичен кристален субстрат, който е внимателно обработен чрез рязане, смилане и полиране. Новият единичен кристал може да бъде същия материал като субстрата или различен материал (хомоепитаксиален или хетероепитаксиален). Тъй като новият единичен кристален слой расте по протежение на кристалната фаза на субстрата, той се нарича епитаксиален слой и производството на устройства се извършва на епитаксиалния слой. 

Например aGAAS епитаксиаленСлоят се приготвя върху силициев субстрат за LED светлинни устройства; aSIC епитаксиаленСлоят се отглежда върху проводим SIC субстрат за изграждане на SBD, MOSFET и други устройства в захранващите приложения; Епитаксиален слой на GAN е конструиран върху полу-инсулиращ SIC субстрат за по-нататъшно производство на устройства като HEMT в радиочестотни приложения като комуникации. Параметрите като дебелината на SIC епитаксиалните материали и концентрацията на фоновия носител директно определят различните електрически свойства на SIC устройства. В този процес не можем да направим без химическо оборудване за отлагане на пари (CVD).

Фигура 2. Режими на растеж на епитаксиалния филм

2. Значение на SIC покрития графитен чувствител в CVD оборудване

В CVD оборудването не можем да поставим субстрата директно върху метала или просто върху основа за епитаксиално отлагане, тъй като включва много фактори като посока на потока на газа (хоризонтална, вертикална), температура, налягане, фиксиране и замърсители. Следователно, трябва да използваме sostceport (Носител на вафли), за да поставите субстрата върху тава и да използвате CVD технологията, за да извършите епитаксиално отлагане на нея. Този чувствителен е SIC-покрит графитен чувствител (наричан още табла).

2.1 Приложение на SIC покритие графитен пресеск в оборудване MOCVD

Графитът на покрития с SIC играе ключова роля вОборудване на метално органично химическо отлагане на пари (MOCVD)за поддържане и загряване на единични кристални субстрати. Топлинната стабилност и топлинната равномерност на този чувствителност са от решаващо значение за качеството на епитаксиалните материали, така че се счита за незаменим основен компонент в MOCVD оборудването. Технологията на метални органични химически пари (MOCVD) понастоящем се използва широко в епитаксиалния растеж на тънки филми GAN в сини светодиоди, тъй като има предимствата на простата работа, контролируем темп на растеж и висока чистота.

Като един от основните компоненти в оборудването на MOCVD, Vetek полупроводниковият графитен чувствителен е отговорен за поддържането и нагряването на единични кристални субстрати, което пряко влияе на равномерността и чистотата на тънките филмови материали и по този начин е свързано с качеството на приготвяне на епитаксиални вафли. Тъй като броят на употребите се увеличава и работната среда се променя, графитният чувствителен е склонен към носене и затова е класифициран като консуматив.

2.2. Характеристики на SIC покрития графитен чувствител

За да отговори на нуждите на оборудването на MOCVD, покритието, необходимо за подраздателя на графита, трябва да има специфични характеристики, за да отговаря на следните стандарти:

✔ Добро покритие: SIC покритието трябва напълно да покрие чувствителността и да има висока степен на плътност, за да предотврати увреждане в корозивна газова среда.

✔ Висока якост на свързване: Покритието трябва да бъде здраво свързано към чувствителния и не лесно да се падне след множество цикли с висока температура и ниска температура.

✔ Добра химическа стабилност: Покритието трябва да има добра химическа стабилност, за да се избегне неуспех при висока температура и корозивна атмосфера.

2.3 Трудности и предизвикателства при съвпадение на графитни и силициеви карбидни материали

Силиконов карбид (SIC) се представя добре в епитаксиалната атмосфера на GAN поради своите предимства като устойчивост на корозия, висока топлопроводимост, устойчивост на термичен удар и добра химическа стабилност. Неговият коефициент на термично разширение е подобен на този на графита, което го прави предпочитаният материал за графитни почтежни покрития.

В крайна сметка обаче,Графитисилициев карбидса два различни материала и все пак ще има ситуации, при които покритието има кратък експлоатационен живот, е лесно да се падне и увеличава разходите поради различни коефициенти на термично разширение. 

3. Технология на SIC покритие

3.1. Често срещани видове sic

Понастоящем общите видове SIC включват 3C, 4H и 6H и различни видове SIC са подходящи за различни цели. Например, 4H-SIC е подходящ за производство на устройства с висока мощност, 6H-SIC е сравнително стабилен и може да се използва за оптоелектронни устройства, а 3C-SIC може да се използва за приготвяне на GAN епитаксиални слоеве и производство на RF устройства SIC-Gan поради подобна структура на GAN. 3C-SIC също обикновено се нарича β-SIC, който се използва главно за тънки филми и покривни материали. Следователно, β-SIC в момента е един от основните материали за покрития.

3.2.Силиконово карбидно покритиеМетод за подготовка

Има много възможности за приготвяне на покрития от силициев карбид, включително метод на гел-SOL, метод на пръскане, метод на пръскане на йонни лъчи, метод на реакция на химическа пара (CVR) и метод за отлагане на химически пари (CVD). Сред тях методът на отлагане на химически пари (CVD) в момента е основната технология за приготвяне на SIC покрития. Този метод отлага SIC покрития върху повърхността на субстрата чрез реакция на газова фаза, която има предимствата на тясното свързване между покритието и субстрата, подобрявайки устойчивостта на окисляване и устойчивост на аблация на материала на субстрата.

Методът на високотемпературно синтероване чрез поставяне на графитния субстрат във вграждащия се прах и го синтерира при висока температура под инертна атмосфера, най-накрая образува SIC покритие върху повърхността на субстрата, който се нарича метод на вграждане. Въпреки че този метод е прост и покритието е плътно свързано към субстрата, равномерността на покритието в посока на дебелината е лоша, а дупките са склонни да се появяват, което намалява устойчивостта на окисляване.

✔ Методът на пръсканевключва пръскане на течни суровини върху повърхността на графитния субстрат и след това втвърдяване на суровините при специфична температура, за да се образува покритие. Въпреки че този метод е с ниска цена, покритието е слабо свързано към субстрата, а покритието има лоша равномерност, тънка дебелина и лошо устойчивост на окисляване и обикновено изисква допълнително лечение.

✔ Технология за пръскане на йонни лъчиИзползва пистолет за йонна греда за пръскане на разтопен или частично разтопен материал върху повърхността на графитен субстрат, който след това се втвърдява и се свързва, за да образува покритие. Въпреки че работата е проста и може да доведе до сравнително гъсто покритие на силициев карбид, покритието е лесно да се разруши и има лоша устойчивост на окисляване. Обикновено се използва за приготвяне на висококачествени композитни покрития SIC.

✔ Метод на сол-гел, Този метод включва приготвяне на равномерен и прозрачен разтвор на SOL, прилагането му върху повърхността на субстрата и след това изсушаване и синтероване, за да се образува покритие. Въпреки че работата е проста и цената е ниска, подготвеното покритие има ниска устойчивост на термичен удар и е склонна към напукване, така че обхватът на приложението му е ограничен.

✔ Технология за реакция на химическа пара (CVR): CVR използва Si и SiO2 прах за генериране на SIO пари и образува SIC покритие чрез химическа реакция на повърхността на субстрата на въглеродния материал. Въпреки че може да се приготви плътно свързано покритие, е необходима по -висока температура на реакцията и цената е висока.

✔ Химическо отлагане на пари (CVD): CVD понастоящем е най -използваната технология за приготвяне на SIC покрития, а SIC покритията се образуват от реакции на газова фаза на повърхността на субстрата. Покритието, приготвено по този метод, е тясно свързано със субстрата, което подобрява устойчивостта на окисляване на субстрата и устойчивост на аблация, но изисква дълго време за отлагане и реакционният газ може да бъде токсичен.

Фигура 3. Химическа схема за отлагане на пари

4. Пазарна конкуренция иПолупроводникТехнологичните иновации

На пазара на субстрат с графитен субстрат SIC чуждестранните производители стартираха по -рано, с очевидни водещи предимства и по -висок пазарен дял. В международен план Xycard в Холандия, SGL в Германия, Toyo Tanso в Япония и MEMC в Съединените щати са основни доставчици и те по принцип монополизират международния пазар. Въпреки това, Китай сега е пробил основната технология на равномерно растящи SIC покрития на повърхността на графитни субстрати и качеството му е проверено от домашни и чуждестранни клиенти. В същото време той също има определени конкурентни предимства в цената, което може да отговори на изискванията на оборудването на MOCVD за използване на графитни субстрати с покритие от SIC. 

Полупроводник е участвал в научни изследвания и разработки в областта наSic покритияза повече от 20 години. Следователно, ние стартирахме същата технология на буферния слой като SGL. Чрез специална технология за обработка може да се добави буферен слой между графит и силициев карбид, за да се увеличи експлоатационният живот с повече от два пъти.