Kas yra SiC dengtas grafito jautrininkas?

1 pav.

1. Epitaksinis sluoksnis ir jo įranga

Vaflinių gamybos proceso metu turime toliau sukurti epitaksinį sluoksnį ant kai kurių vaflių substratų, kad palengvintume prietaisų gamybą. Epitaksija reiškia naujo kristalo auginimo ant vieno kristalo substrato, kuris buvo kruopščiai apdorotas pjaustymu, šlifavimu ir poliravimu, procesą. Naujasis vieno kristalas gali būti ta pati medžiaga kaip substratas arba kitokia medžiaga (homoepitaksinė ar heteroepitaksinė). Kadangi naujasis vieno kristalo sluoksnis auga palei substrato kristalų fazę, jis vadinamas epitaksiniu sluoksniu, o įrenginio gamyba atliekama epitaksiniame sluoksnyje. 

Pavyzdžiui, aGaaS epitaksinisSluoksnis yra paruoštas ant silicio substrato LED šviesos šviesos įtaisams; aSic epitaksinisSluoksnis auginamas laidžiame SiC substrate SBD, MOSFET ir kitų galios įrenginių statybai; GAN epitaksinis sluoksnis yra sukonstruotas pusiau įbrėžiančiame SIC substrate, kad būtų galima dar labiau gaminti prietaisus, tokius kaip HEMT radijo dažnių programose, tokiose kaip ryšiai. Tokie parametrai kaip SiC epitaksinių medžiagų ir foninio nešiklio koncentracijos storis tiesiogiai nustato įvairias SIC prietaisų elektrines savybes. Šiame procese mes negalime išsiversti be cheminio garų nusėdimo (CVD) įrangos.

2 paveikslas. Epitaksinių plėvelės augimo režimai

2. SIC padengto grafito suvokimo svarba CVD įrangoje

Į CVD įrangą mes negalime pastatyti substrato tiesiai ant metalo ar tiesiog ant epitaksinio nusėdimo pagrindo, nes jis apima daugybę veiksnių, tokių kaip dujų srauto kryptis (horizontali, vertikali), temperatūra, slėgis, fiksacija ir teršalai. Todėl turime naudoti jautrininką (Vaflių laikiklis) Norėdami uždėti substratą ant dėklo ir naudoti CVD technologiją, kad ant jo atliktumėte epitaksinį nusėdimą. Šis suvokėjas yra SiC dengtas grafito jautrininkas (dar vadinamas dėklu).

2.1

SiC dengtas grafito jautrininkas vaidina pagrindinį vaidmenįMetalo organinių cheminių garų nusėdimo (MOCVD) įrangapalaikyti ir pašildyti pavienius kristalų substratus. Šiluminis stabilumas ir šio jautrininko šiluminis vienodumas yra nepaprastai svarbūs epitaksinių medžiagų kokybei, todėl ji laikoma nepakeičiamu pagrindiniu MOCVD įrangos komponentu. Metalo organinių cheminių garų nusėdimo (MOCVD) technologija šiuo metu yra plačiai naudojama epitaksiniame Gan plonųjų plėvelių augime mėlynose šviesos dioduose, nes joje yra paprasto veikimo, kontroliuojamo augimo greičio ir didelio grynumo pranašumų.

Kaip vienas iš pagrindinių MOCVD įrangos komponentų, „Vetek“ puslaidininkio grafito grafito suvokėjas yra atsakingas už pavienių kristalų substratų palaikymą ir kaitinimą, o tai daro tiesioginę įtaką plonų filmų medžiagų vienodumui ir grynumui, todėl yra susijęs su epitaksinių vaflių paruošimo kokybe. Didėjant naudojimo vietų skaičiui ir keičiasi darbo aplinka, grafito suvokėjas yra linkęs dėvėti, todėl jis klasifikuojamas kaip vartojimas.

2.2. SiC dengto grafito jautrininko charakteristikos

Norint patenkinti MOCVD įrangos poreikius, grafito jautriui reikalinga danga turi turėti specifines savybes, kad atitiktų šiuos standartus:

✔ Gera aprėptis: SiC danga turi visiškai padengti jautrumą ir turėti didelį tankį, kad būtų išvengta žalos korozinei dujų aplinkoje.

✔ Didelis ryšių stiprumas: Danga turėtų būti tvirtai surišta su jautruliu ir nėra lengva nukristi po kelių aukštos temperatūros ir žemos temperatūros ciklų.

✔ Geras cheminis stabilumas: Danga turi turėti gerą cheminį stabilumą, kad būtų išvengta aukštos temperatūros ir korozinės atmosferos gedimų.

2.3 Suderinant grafito ir silicio karbido medžiagas, sunkumai ir iššūkiai

Silicio karbidas (SIC) gerai veikia GAN epitaksinės atmosferos dėl jo pranašumų, tokių kaip atsparumas korozijai, didelis šilumos laidumas, šiluminio smūgio atsparumas ir geras cheminis stabilumas. Jo šiluminio išsiplėtimo koeficientas yra panašus į grafito, todėl jis yra pageidaujamas grafito jautriųjų dangų medžiaga.

Tačiau galų galegrafitasirSilicio karbidasyra dvi skirtingos medžiagos, ir vis tiek bus situacijų, kai danga turi trumpą tarnavimo laiką, lengvai nukrito, todėl padidėja išlaidos dėl skirtingų šilumos išplėtimo koeficientų. 

3. SIC dangos technologija

3.1. Įprastos SIC tipai

Šiuo metu įprasti SIC tipai yra 3C, 4H ir 6H, o skirtingos SIC tipai yra tinkami skirtingiems tikslams. Pavyzdžiui, 4H-SIC yra tinkama gaminti didelės galios prietaisus, 6H-SIC yra gana stabilus ir gali būti naudojamas optoelektroniniams prietaisams, o 3c-SIC gali būti naudojamas GAN epitaksiniams sluoksniams paruošti ir gaminti sic-gano RF prietaisus dėl panašios struktūros kaip Gan. 3C-SIC taip pat paprastai vadinamas β-SIC, kuris daugiausia naudojamas plonoms plėvelėms ir dangos medžiagoms. Todėl β-SIC šiuo metu yra viena iš pagrindinių dangų medžiagų.

3.2.Silicio karbido dangaParuošimo metodas

Yra daugybė silicio karbido dangų paruošimo variantų, įskaitant gelio-Sol metodą, purškimo metodą, jonų pluošto purškimo metodą, cheminio garų reakcijos metodą (CVR) ir cheminio garų nusėdimo metodą (CVD). Tarp jų cheminio garų nusėdimo metodas (CVD) šiuo metu yra pagrindinė SIC dangų paruošimo technologija. Šis metodas nusodina SiC dangas ant substrato paviršiaus per dujų fazės reakciją, o tai turi artimą jungimosi tarp dangos ir substrato pranašumus, pagerindamas substrato medžiagos atsparumą oksidacijai ir abliacijos atsparumą abliacijai.

Aukštos temperatūros sukepinimo metodas, įdedant grafito substratą į įterpimo miltelius ir sukepinant jį aukštoje temperatūroje inertinėje atmosferoje, pagaliau sudaro SiC dangą ant substrato paviršiaus, kuris vadinamas įterpimo metodu. Nors šis metodas yra paprastas, o danga yra tvirtai sujungta su substratu, dangos vienodumas storio kryptimi yra prasta, o skylės yra linkusios atsirasti, o tai sumažina atsparumą oksidacijai.

✔ Purškimo metodasApima skystų žaliavų purškimą ant grafito substrato paviršiaus, o po to sukietėja žaliavos tam tikroje temperatūroje, kad susidarytų danga. Nors šis metodas yra pigus, danga silpnai sujungta su substratu, o danga turi prastą vienodumą, ploną storią ir prastą atsparumą oksidacijai, todėl paprastai reikia papildomo apdorojimo.

✔ jonų pluošto purškimo technologijaAnt grafito substrato paviršiaus naudoja jonų pluošto pistoletas, kad išpurtytų išlydytą arba iš dalies išlydytą medžiagą, kuris sukietėja ir sujungia, kad susidarytų dangą. Nors operacija yra paprasta ir gali sukelti santykinai tankią silicio karbido dangą, dangą lengva sulaužyti ir jos atsparumas oksidacijai yra prasta. Paprastai jis naudojamas paruošti aukštos kokybės SiC kompozicines dangas.

✔ „Sol-Gel“ metodas, Šis metodas apima vienodo ir skaidraus SOL tirpalo paruošimą, jo tepimą ant substrato paviršiaus, o po to džiovinimas ir sukepinimas, kad susidarytų danga. Nors operacija yra paprasta, o išlaidos yra mažos, paruoštoje danga turi mažą šiluminio smūgio atsparumą ir yra linkusi į krekingus, todėl jos taikymo diapazonas yra ribotas.

✔ Cheminės garų reakcijos technologija (CVR): CVR naudoja Si ir SiO2 miltelius, kad generuotų SIO garą, ir sudaro SiC dangą chemine reakcija į anglies medžiagos substrato paviršių. Nors galima paruošti sandariai surištą dangą, reikalinga aukštesnė reakcijos temperatūra, o išlaidos yra didelės.

✔ Cheminio garų nusėdimas (CVD): CVD šiuo metu yra plačiausiai naudojama SIC dangų paruošimo technologija, o SiC dangos susidaro dėl dujų fazės reakcijų substrato paviršiuje. Šiuo metodu paruošta danga yra glaudžiai sujungta su substratu, o tai pagerina substrato atsparumą oksidacijai ir atsparumui abliacijai, tačiau reikia ilgo nusėdimo laiko, o reakcijos dujos gali būti toksiškos.

3 pav. Cheminis garų indų diagrama

4. Rinkos konkurencija irIT puslaidininkisTechnologinės naujovės

SiC dengto grafito substrato rinkoje užsienio gamintojai pradėjo anksčiau, turėdami akivaizdžių pagrindinių pranašumų ir didesnę rinkos dalį. Tarptautiniu mastu „Xycard“ Nyderlanduose, SGL Vokietijoje, „Toyo Tanso“ Japonijoje ir MEMC Jungtinėse Valstijose yra pagrindiniai tiekėjai ir jie iš esmės monopolizuoja tarptautinę rinką. Tačiau dabar Kinija nutraukė pagrindinę vienodai augančių SiC dangų technologiją ant grafito substratų paviršiaus, o jos kokybę patikrino vidaus ir užsienio klientai. Tuo pačiu metu jis taip pat turi tam tikrų konkurencinių kainų pranašumų, kurie gali atitikti MOCVD įrangos reikalavimus, skirtus naudoti SIC padengtus grafito substratus. 

„Vetek Semiconductor“ ėmėsi tyrimų ir plėtrosSiC dangosdaugiau nei 20 metų. Todėl mes paleidome tą pačią buferio sluoksnio technologiją kaip ir SGL. Naudojant specialią apdorojimo technologiją, tarp grafito ir silicio karbido galima pridėti buferinį sluoksnį, kad būtų padidintas aptarnavimo laikas daugiau nei du kartus.