Hva er SIC-belagt grafittmottar?

Figur 1.Sic-belagt grafittmottar

1. Epitaksialt lag og utstyret

Under produksjonsprosessen for skive må vi bygge et epitaksialt lag på noen skivesubstrater for å lette fremstilling av enheter. Epitaxy refererer til prosessen med å dyrke en ny enkeltkrystall på et enkelt krystallsubstrat som er blitt nøye behandlet ved å kutte, slipe og polere. Den nye enkeltkrystallen kan være det samme materialet som underlaget, eller et annet materiale (homoepitaxial eller heteroepitaxial). Siden det nye enkeltkrystalllaget vokser langs underlagskrystallfasen, kalles det et epitaksialt lag, og enhetsproduksjonen utføres på det epitaksiale laget. 

For eksempel aGAAS epitaksialLaget tilberedes på et silisiumsubstrat for LED-lysemitterende enheter; enSiC epitaxialLaget dyrkes på et ledende SIC -underlag for konstruksjon av SBD, MOSFET og andre enheter i Power Applications; Et GaN-epitaksialt lag er konstruert på et semi-isolerende SIC-underlag for å ytterligere produsere enheter som HEMT i radiofrekvensapplikasjoner som kommunikasjon. Parametere som tykkelsen på SIC -epitaksiale materialer og bakgrunnsbærekonsentrasjon bestemmer direkte de forskjellige elektriske egenskapene til SIC -enheter. I denne prosessen kan vi ikke gjøre uten utstyr for kjemisk dampavsetning (CVD).

Figur 2.. Epitaksiale filmvekstmodus

2. Betydningen av SIC -belagt grafittmottar i CVD -utstyr

I CVD -utstyr kan vi ikke plassere underlaget direkte på metallet eller bare på en base for epitaksial avsetning, fordi det involverer mange faktorer som gasstrømningsretning (horisontalt, vertikal), temperatur, trykk, fiksering og forurensning. Derfor må vi bruke en masceptor (Wafer -transportør) for å plassere underlaget på et brett og bruke CVD -teknologi for å utføre epitaksialavsetning på det. Denne masceptoren er den SIC-belagte grafittsceptoren (også kalt et brett).

2.1 Anvendelse av SIC -belagt grafittmottar i MOCVD -utstyr

Den SiC-belagte grafittmottaren spiller en nøkkelrolle iMetall organisk kjemisk dampavsetning (MOCVD) utstyrFor å støtte og varme opp enkeltkrystallsubstrater. Den termiske stabiliteten og den termiske enhetligheten til denne sensekteren er avgjørende for kvaliteten på epitaksiale materialer, så den blir sett på som en uunnværlig kjernekomponent i MOCVD -utstyr. Metall organisk kjemisk dampavsetning (MOCVD) teknologi er for tiden mye brukt i den epitaksiale veksten av GaN -tynne filmer i blå lysdioder fordi det har fordelene med enkel drift, kontrollerbar veksthastighet og høy renhet.

Som en av kjernekomponentene i MOCVD -utstyr, er Vetek Semiconductor Graphite Symesceptor ansvarlig for å støtte og varme opp enkeltkrystallsubstrater, noe som direkte påvirker enhetligheten og renheten til tynne filmmaterialer, og dermed er relatert til preparatkvaliteten til epitaksiale skiver. Når antall bruk øker og arbeidsmiljøet endres, er grafittmottoren utsatt for å ha på seg og er derfor klassifisert som en forbruk.

2.2. Kjennetegn på SIC -belagt grafittmottar

For å imøtekomme behovene til MOCVD -utstyr, må belegget som kreves for grafittsceptoren ha spesifikke egenskaper for å oppfylle følgende standarder:

✔ God dekning: SIC -belegget må fullstendig dekke sensekteren og ha en høy grad av tetthet for å forhindre skade i et etsende gassmiljø.

✔ Høy bindingsstyrke: Belegget skal være godt bundet til masceptoren og ikke lett å falle av etter flere sykluser med høy temperatur og lav temperatur.

✔ God kjemisk stabilitet: Belegget må ha god kjemisk stabilitet for å unngå svikt i høy temperatur og etsende atmosfærer.

2.3 Vanskeligheter og utfordringer med å matche grafitt- og silisiumkarbidmaterialer

Silisiumkarbid (SIC) presterer bra i GaN -epitaksiale atmosfærer på grunn av fordelene som korrosjonsmotstand, høy termisk ledningsevne, termisk støtmotstand og god kjemisk stabilitet. Den termiske ekspansjonskoeffisienten ligner på grafitt, noe som gjør det til det foretrukne materialet for grafittmottarbelegg.

Imidlertid, tross alt,grafittogSilisiumkarbider to forskjellige materialer, og det vil fortsatt være situasjoner der belegget har en kort levetid, er lett å falle av og øker kostnadene på grunn av forskjellige termiske ekspansjonskoeffisienter. 

3. Sic beleggsteknologi

3.1. Vanlige typer SIC

For tiden inkluderer vanlige typer SIC 3C, 4H og 6H, og forskjellige typer SIC er egnet for forskjellige formål. For eksempel er 4H-SIC egnet for å produsere høye strømenheter, 6H-SIC er relativt stabil og kan brukes til optoelektroniske enheter, og 3C-SIC kan brukes til å fremstille GaN-epitaksiale lag og produsere SiC-Gan RF-enheter på grunn av sin lignende struktur som Gan. 3C-SIC blir også ofte referert til som β-SIC, som hovedsakelig brukes til tynne filmer og beleggmaterialer. Derfor er β-SIC for tiden et av hovedmaterialene for belegg.

3.2.SilisiumkarbidbeleggForberedelsesmetode

Det er mange alternativer for fremstilling av silisiumkarbidbelegg, inkludert gel-sol-metode, sprøytemetode, ionstrålesprøytingsmetode, kjemisk dampreaksjonsmetode (CVR) og kjemisk dampavsetningsmetode (CVD). Blant dem er kjemisk dampavsetningsmetode (CVD) for tiden hovedteknologien for å fremstille SIC -belegg. Denne metoden avsetter SIC -belegg på overflaten av underlaget gjennom gassfase -reaksjonen, som har fordelene ved nøye binding mellom belegget og underlaget, noe som forbedrer oksidasjonsmotstanden og ablasjonsmotstanden til underlagsmaterialet.

Høytemperatursinteringsmetoden, ved å plassere grafittunderlaget i innebyggingspulveret og sintring av det ved høy temperatur under en inert atmosfære, danner til slutt et SIC-belegg på overflaten av underlaget, som kalles innebyggingsmetoden. Selv om denne metoden er enkel og belegget er tett bundet til underlaget, er enhetligheten av belegget i tykkelsesretningen dårlig, og hullene er utsatt for å vises, noe som reduserer oksidasjonsmotstanden.

✔ SprøytingsmetodenInvolverer sprøyting av flytende råvarer på overflaten av grafittunderlaget, og deretter stivne råstoffene ved en spesifikk temperatur for å danne et belegg. Selv om denne metoden er rimelig, er belegget svakt bundet til underlaget, og belegget har dårlig ensartethet, tynn tykkelse og dårlig oksidasjonsmotstand, og krever vanligvis ytterligere behandling.

✔ ionstråle sprøytingsteknologiBruker en ionstrålepistol for å spraye smeltet eller delvis smeltet materiale på overflaten av et grafittsubstrat, som deretter stivner og bindinger for å danne et belegg. Selv om operasjonen er enkel og kan produsere et relativt tett silisiumkarbidbelegg, er belegget enkelt å bryte og har dårlig oksidasjonsmotstand. Det brukes vanligvis til å tilberede SIC-komposittbelegg av høy kvalitet.

✔ Sol-gel-metode, Denne metoden innebærer å fremstille en ensartet og gjennomsiktig solløsning, påføre den på overflaten av underlaget, og deretter tørke og sintring for å danne et belegg. Selv om operasjonen er enkel og kostnadene er lave, har det forberedte belegget lav termisk støtmotstand og er utsatt for sprekker, så bruksområdet er begrenset.

✔ Chemical Vapor Reaction Technology (CVR): CVR bruker Si og SiO2 -pulver for å generere SiO -damp, og danner et SIC -belegg ved kjemisk reaksjon på overflaten av karbonmaterialsubstratet. Selv om et tett bundet belegg kan utarbeides, er det nødvendig med en høyere reaksjonstemperatur og kostnadene er høy.

✔ Kjemisk dampavsetning (CVD): CVD er for tiden den mest brukte teknologien for å tilberede SIC -belegg, og SIC -belegg dannes ved gassfase -reaksjoner på overflaten av underlaget. Belegget fremstilt ved denne metoden er nært bundet til underlaget, noe som forbedrer underlagets oksidasjonsmotstand og ablasjonsmotstand, men krever lang avsetningstid, og reaksjonsgassen kan være giftig.

Figur 3. Kjemisk dampavsetningsdiagram

4. Markedskonkurranse ogDet halvleder'S teknologiske innovasjon

I det SIC -belagte grafittsubstratmarkedet startet utenlandske produsenter tidligere, med åpenbare ledende fordeler og en høyere markedsandel. Internasjonalt er Xycard i Nederland, SGL i Tyskland, Toyo Tanso i Japan og MEMC i USA mainstream -leverandører, og de i utgangspunktet monopoliserer det internasjonale markedet. Imidlertid har Kina nå brutt gjennom kjerneteknologien til jevnt voksende SIC -belegg på overflaten av grafittunderlag, og dens kvalitet er bekreftet av innenlandske og utenlandske kunder. Samtidig har den også visse konkurransefortrinn i pris, som kan oppfylle kravene til MOCVD -utstyr for bruk av SIC -belagte grafittsubstrater. 

Det halvleder har vært engasjert i forskning og utvikling innen feltetSic beleggi mer enn 20 år. Derfor har vi lansert den samme bufferlagsteknologien som SGL. Gjennom spesiell prosesseringsteknologi kan et buffersjikt legges til mellom grafitt og silisiumkarbid for å øke levetiden med mer enn to ganger.