Czym jest SIC powlekany SIC podatnik grafitowy?

Rycina 1. Pokrytowana sesja podatnik grafitowa

1. Warstwa epitaksjalna i jej sprzęt

Podczas procesu produkcji opłat musimy dalej zbudować warstwę epitaxial na niektórych podłożach opłat, aby ułatwić produkcję urządzeń. Epitaksja odnosi się do procesu uprawy nowego pojedynczego kryształu na pojedynczym podłożu kryształowym, który został starannie przetworzony przez cięcie, szlifowanie i polerowanie. Nowy pojedynczy kryształ może być tym samym materiałem co podłoże lub inny materiał (homoepitaksja lub heteroepitaksja). Ponieważ nowa pojedyncza warstwa kryształu rośnie wzdłuż fazy kryształowej podłoża, nazywa się ją warstwą epitaksjalną, a produkcja urządzenia odbywa się na warstwie epitaksjalnej. 

Na przykład aGaas epitaksjaWarstwę przygotowuje się na substratu krzemu do urządzeń emitujących światło LED; ASIC EpitaksialWarstwa jest uprawiana na przewodnym podłożu SIC do budowy SBD, MOSFET i innych urządzeń w zastosowaniach mocy; Warstwę epitaksjalną GAN jest konstruowana na pół-insulatorowym podłożu SIC w celu dalszego produkcji urządzeń, takich jak HEMT w aplikacjach częstotliwości radiowej, takich jak komunikacja. Parametry, takie jak grubość materiałów epitaksjalnych i stężenie nośnika tła, bezpośrednio określają różne właściwości elektryczne urządzeń SIC. W tym procesie nie możemy obejść się bez chemicznego sprzętu do odkładania pary (CVD).

Ryc. 2. Tryby wzrostu filmu epitaksjalnego

2. Znaczenie podatnika grafitu powlekanego SIC w sprzęcie CVD

W sprzęcie CVD nie możemy umieścić podłoża bezpośrednio na metalu lub po prostu na podstawie do osadzania epitaksjalnego, ponieważ obejmuje on wiele czynników, takich jak kierunek przepływu gazu (poziomy, pionowy), temperatura, ciśnienie, fiksacja i zanieczyszczenia. Dlatego musimy użyć podatnika (przewoźnik opłat) Aby umieścić podłoże na tacy i użyć technologii CVD do wykonania na niej osadzania epitaksjalnego. Ta podatnik jest powlekaną SIC podatnikiem grafitowym (zwanym również tacą).

2.1 Zastosowanie podatnika grafitu powlekanego SIC w urządzeniach MOCVD

Powlekany SIC podatnik grafitowy odgrywa kluczową rolęMetalowe organiczne odposażenie pary (MOCVD)do wspierania i podgrzewania pojedynczych kryształów. Stabilność termiczna i jednorodność termiczna tego podatnika mają kluczowe znaczenie dla jakości materiałów epitaksjalnych, dlatego jest uważana za niezbędny element rdzenia w sprzęcie MOCVD. Technologia organicznego organicznego osadzania pary (MOCVD) jest obecnie szeroko stosowana w epitaksjalnym wzroście cienkich warstw GAN w niebieskich diodach diod LED, ponieważ ma zalety prostej pracy, kontrolowanej szybkości wzrostu i wysokiej czystości.

Jako jeden z podstawowych elementów w urządzeniach MOCVD, VETEK półprzewodnikowy podatnik grafitowy jest odpowiedzialny za podtrzymanie i podgrzewanie pojedynczych kryształów, które bezpośrednio wpływają na jednolitość i czystość materiałów cienkich filmów, a zatem jest związane z jakością przygotowania wafli epitaxialnych. Wraz ze wzrostem liczby zastosowań i środowiska pracy, podatnik grafitowy jest podatny na zużycie, a zatem jest klasyfikowane jako możliwe do eksploatacji.

2.2. Charakterystyka podatnika grafitu powlekanego SIC

Aby zaspokoić potrzeby sprzętu MOCVD, powłoka wymagana dla podatności grafitowej musi mieć określone cechy, aby spełnić następujące standardy:

✔ Dobry zasięg: Powłoka SIC musi całkowicie pokryć podatnik i mieć wysoki stopień gęstości, aby zapobiec uszkodzeniom w środowisku żrących gazu.

✔ Wysoka siła wiązania: Powłoka powinna być mocno związana z podatnikiem i nie łatwą do spada po wielu cyklach o wysokiej temperaturze i niskiej temperaturze.

✔ Dobra stabilność chemiczna: Powłoka musi mieć dobrą stabilność chemiczną, aby uniknąć niepowodzenia w atmosferze wysokiej temperatury i żrące.

2.3 Trudności i wyzwania w dopasowywaniu materiałów grafitowych i krzemowych

Krzem krzemowy (SIC) działa dobrze w atmosferze epitaksjalnej GAN ze względu na jego zalety, takie jak odporność na korozję, wysoka przewodność cieplna, odporność na wstrząsy termiczne i dobra stabilność chemiczna. Jego współczynnik rozszerzania cieplnego jest podobny do współczesnego grafitu, co czyni go preferowanym materiałem do powłok wrażliwych grafitu.

Jednak w końcugrafitIKrzemowy węglikto dwa różne materiały, a nadal będą sytuacje, w których powłoka ma krótką żywotność, jest łatwa do spada i zwiększa koszty z powodu różnych współczynników rozszerzania cieplnego. 

3. Technologia powlekania SIC

3.1. Wspólne rodzaje SIC

Obecnie wspólne rodzaje SIC obejmują 3C, 4H i 6H, a różne rodzaje SIC są odpowiednie do różnych celów. Na przykład 4H-SIC jest odpowiednie do produkcji urządzeń o dużej mocy, 6H-SIC jest stosunkowo stabilny i może być stosowany do urządzeń optoelektronicznych, a 3C-SIC może być stosowany do przygotowania warstw epitaxialnych GAN i produkcji urządzeń RF SIC-GAN ze względu na podobną strukturę do GAN. 3C-SIC jest również powszechnie określany jako β-SIC, który służy głównie do cienkich warstw i materiałów powłokowych. Dlatego β-SIC jest obecnie jednym z głównych materiałów do powłok.

3.2.Powłoka z węglików silikonowychMetoda przygotowania

Istnieje wiele opcji przygotowania powłok węgla krzemu, w tym metoda spryskiwania żelowego, metoda opryskiwania, metoda opryskiwania wiązki jonowej, metoda reakcji pary chemicznej (CVR) i metody osadzania pary chemicznej (CVD). Wśród nich chemiczna metoda osadzania pary (CVD) jest obecnie główną technologią przygotowywania powłok SIC. Ta metoda osadza powłoki SIC na powierzchni substratu poprzez reakcję fazy gazowej, która ma zalety ścisłego wiązania między powłoką a substratem, poprawiając odporność na utlenianie i oporność ablacji materiału podłoża.

Metoda spiekania o wysokiej temperaturze, umieszczając podłoże grafitowe w proszku osadzającym i spiekając go w wysokiej temperaturze w obojętnej atmosferze, w końcu tworzy powłokę SIC na powierzchni podłoża, która nazywa się metodą osadzania. Chociaż ta metoda jest prosta, a powłoka jest ściśle związana z podłożem, jednorodność powłoki w kierunku grubości jest słaba, a otwory są podatne na pojawienie się, co zmniejsza odporność na utlenianie.

✔ Metoda opryskiwaniaPolega na rozpylaniu płynnych surowców na powierzchni substratu grafitowego, a następnie zestalanie surowców w określonej temperaturze w celu utworzenia powłoki. Chociaż ta metoda jest tania, powłoka jest słabo związana z podłożem, a powłoka ma słabą jednorodność, cienką grubość i słabą odporność na utlenianie i zwykle wymaga dodatkowego obróbki.

✔ Technologia natryskiwania wiązki jonowejUżywa pistoletu wiązki jonowej do rozpylania stopionego lub częściowo stopionego materiału na powierzchnię substratu grafitowego, który następnie zestala się i wiąże z powłoką. Chociaż operacja jest prosta i może wytwarzać stosunkowo gęstą powłokę z węglików krzemowych, powłoka jest łatwa do złamania i ma słabą odporność na utlenianie. Zwykle stosuje się do przygotowania wysokiej jakości powłok kompozytowych SIC.

✔ Metoda zol-żel, Ta metoda obejmuje przygotowanie jednolitego i przezroczystego rozwiązania SOL, zastosowanie go na powierzchnię podłoża, a następnie suszenie i spiekanie w celu utworzenia powłoki. Chociaż operacja jest prosta, a koszt jest niski, przygotowana powłoka ma niską odporność na wstrząsy termiczne i jest podatna na pękanie, więc jej zakres aplikacji jest ograniczony.

✔ Technologia reakcji pary chemicznej (CVR): CVR wykorzystuje proszek SI i SiO2 do generowania pary SiO i tworzy powłokę SIC poprzez reakcję chemiczną na powierzchni podłoża materiału węglowego. Chociaż można przygotować ściśle związaną powłokę, wymagana jest wyższa temperatura reakcji, a koszt jest wysoki.

✔ Chemiczne osadzanie pary (CVD): CVD jest obecnie najczęściej stosowaną technologią do przygotowywania powłok SIC, a powłoki SIC powstają przez reakcje fazy gazowej na powierzchni podłoża. Powłoka przygotowana tą metodą jest ściśle związana z substratem, co poprawia odporność na utlenianie i oporność na ablację podłoża, ale wymaga długiego czasu osadzania, a gaz reakcyjny może być toksyczny.

Rycina 3. Chemiczna schemat depostowania pary

4. Konkurencja rynkowa iTo półprzewodnikInnowacja technologiczna

Na rynku podłoża grafitowego powlekanego SIC zagraniczni producenci rozpoczęli wcześniej, z oczywistymi wiodącymi zaletami i większym udziałem w rynku. Na arenie międzynarodowej, Xycard w Holandii, SGL w Niemczech, Toyo Tanso w Japonii i MEMC w Stanach Zjednoczonych są dostawcami głównego nurtu i w zasadzie monopolizują rynek międzynarodowy. Jednak Chiny przełamały teraz podstawową technologię jednolitych powłok SIC na powierzchni podłoża grafitowego, a ich jakość została zweryfikowana przez klientów krajowych i zagranicznych. Jednocześnie ma również pewne korzyści konkurencyjne w cenie, które mogą spełniać wymagania sprzętu MOCVD w zakresie używania podłożów grafitowych powlekanych SIC. 

To półprzewodnik był zaangażowany w badania i rozwój w dziedziniePowłoki sicprzez ponad 20 lat. Dlatego uruchomiliśmy tę samą technologię warstwy bufora, co SGL. Dzięki specjalnej technologii przetwarzania można dodać warstwę bufora między grafitem a węglikiem krzemowym, aby zwiększyć żywotność usługi o ponad dwa razy.