SIC kaplı grafit suyeni nedir?

Şekil 1.SIC kaplı grafit suyeni

1. Epitaksiyal tabaka ve ekipmanı

Gofret üretim işlemi sırasında, cihazların üretimini kolaylaştırmak için bazı gofret substratları üzerinde epitaksiyal bir tabaka daha fazla oluşturmamız gerekir. Epitaksi, kesme, öğütme ve parlatma ile dikkatlice işlenen tek bir kristal substrat üzerinde yeni bir tek kristal yetiştirme işlemini ifade eder. Yeni tek kristal, substratla aynı malzeme veya farklı bir malzeme (homoepitaksiyal veya heteroepitaksiyal) olabilir. Yeni tek kristal tabakası substrat kristal fazı boyunca büyüdüğünden, buna epitaksiyal tabaka denir ve cihaz üretimi epitaksiyal tabaka üzerinde gerçekleştirilir. 

Örneğin, birGaas epitaksiyalKatman, LED ışık yayan cihazlar için bir silikon substrat üzerinde hazırlanır; ASic epitaksiyalKatman, güç uygulamalarındaki SBD, MOSFET ve diğer cihazların yapımı için iletken bir SIC substratı üzerinde yetiştirilir; İletişim gibi radyo frekansı uygulamalarında HEMT gibi cihazları daha fazla üretmek için yarı yalıtımlı bir SIC substratı üzerine bir GAN epitaksiyal tabakası oluşturulur. SIC epitaksiyal malzemelerinin kalınlığı ve arka plan taşıyıcı konsantrasyonu gibi parametreler, SIC cihazlarının çeşitli elektriksel özelliklerini doğrudan belirler. Bu süreçte, kimyasal buhar biriktirme (CVD) ekipmanı olmadan yapamayız.

Şekil 2. Epitaksiyal film büyüme modları

2. CVD ekipmanında SIC kaplı grafit suyunun önemi

CVD ekipmanında, substratı doğrudan metale veya sadece epitaksiyal birikim için bir tabana yerleştiremeyiz, çünkü gaz akışı yönü (yatay, dikey), sıcaklık, basınç, fiksasyon ve kirleticiler gibi birçok faktör içerir. Bu nedenle, bir sismik kullanmamız gerekiyor (gofret taşıyıcı) substratı bir tepsiye yerleştirmek ve üzerinde epitaksiyal birikimi gerçekleştirmek için CVD teknolojisini kullanmak için. Bu duyucu SIC kaplı grafit suyunun (tepsi olarak da adlandırılır).

2.1 MOCVD ekipmanlarında SIC kaplı grafit suyunun uygulanması

SIC kaplı grafit suyeni, önemli bir rol oynarMetal organik kimyasal buhar birikimi (MOCVD) ekipmanıtek kristal substratları desteklemek ve ısıtmak için. Bu suyunun termal stabilitesi ve termal homojenliği epitaksiyal malzemelerin kalitesi için çok önemlidir, bu nedenle MOCVD ekipmanında vazgeçilmez bir çekirdek bileşen olarak kabul edilir. Metal organik kimyasal buhar birikimi (MOCVD) teknolojisi, basit çalışma, kontrol edilebilir büyüme hızı ve yüksek saflıkta avantajları olduğu için mavi LED'lerde Gan ince filmlerinin epitaksiyal büyümesinde yaygın olarak kullanılmaktadır.

MOCVD ekipmanındaki çekirdek bileşenlerden biri olarak, Vetek yarı iletken grafit suyeni, ince film malzemelerinin tekdüzeliğini ve saflığını doğrudan etkileyen ve bu nedenle epitaksiyal gafların preparasyon kalitesi ile ilişkili olan tek kristal substratları desteklemekten ve ısıtmaktan sorumludur. Kullanım sayısı arttıkça ve çalışma ortamı değiştikçe, grafit suyunun giyilmeye eğilimlidir ve bu nedenle sarf malzemesi olarak sınıflandırılır.

2.2. SIC kaplı grafit suyunun özellikleri

MOCVD ekipmanının ihtiyaçlarını karşılamak için, grafit suyunun gerekli kaplamanın aşağıdaki standartları karşılamak için belirli özelliklere sahip olması gerekir:

✔ İyi kapsam: SIC kaplama suyunu tamamen örtmeli ve aşındırıcı bir gaz ortamında hasarı önlemek için yüksek derecede yoğunluğa sahip olmalıdır.

✔ Yüksek bağlanma mukavemeti: Kaplama suyuna sıkıca bağlanmalı ve birden fazla yüksek sıcaklık ve düşük sıcaklık döngülerinden sonra düşmesi kolay olmamalıdır.

✔ İyi kimyasal stabilite: Kaplama, yüksek sıcaklık ve aşındırıcı atmosferlerde başarısızlıktan kaçınmak için iyi kimyasal stabiliteye sahip olmalıdır.

2.3 Grafit ve silikon karbür malzemelerinin eşleşmesinde zorluklar ve zorluklar

Silikon karbür (sic), korozyon direnci, yüksek termal iletkenlik, termal şok direnci ve iyi kimyasal stabilite gibi avantajları nedeniyle Gan epitaksiyal atmosferlerinde iyi performans gösterir. Termal genleşme katsayısı grafitinkine benzer, bu da onu grafit suysuz kaplamalar için tercih edilen malzeme haline getirir.

Ancak sonuçta,grafitVesilikon karbüriki farklı malzemedir ve kaplamanın kısa hizmet ömrüne sahip olduğu, düşmesi kolay olduğu ve farklı termal genleşme katsayıları nedeniyle maliyetleri artırdığı durumlar olacaktır. 

3. SIC kaplama teknolojisi

3.1. Ortak sic türleri

Şu anda, ortak sic tipleri 3C, 4H ve 6H içerir ve farklı SIC tipleri farklı amaçlar için uygundur. Örneğin, 4H-SIC, yüksek güç cihazlarının üretimi için uygundur, 6H-SIC nispeten kararlıdır ve optoelektronik cihazlar için kullanılabilir ve 3C-SIC, GaN epitaksiyal katmanlarını hazırlamak ve GAn'a benzer yapısı nedeniyle SIC-GAn RF cihazları üretmek için kullanılabilir. 3C-SIC, esas olarak ince filmler ve kaplama malzemeleri için kullanılan β-sic olarak da adlandırılır. Bu nedenle, β-sic şu anda kaplamalar için ana malzemelerden biridir.

3.2.Silikon karbür kaplamahazırlık yöntemi

Jel-Sol yöntemi, püskürtme yöntemi, iyon ışını püskürtme yöntemi, kimyasal buhar reaksiyon yöntemi (CVR) ve kimyasal buhar biriktirme yöntemi (CVD) dahil olmak üzere silikon karbür kaplamaların hazırlanması için birçok seçenek vardır. Bunlar arasında, kimyasal buhar biriktirme yöntemi (CVD) şu anda SIC kaplamaları hazırlamak için ana teknolojidir. Bu yöntem, kaplama ve substrat arasında yakın bağlama avantajlarına sahip olan, substrat malzemesinin oksidasyon direncini ve ablasyon direncini iyileştiren gaz fazı reaksiyonu yoluyla substratın yüzeyine SIC kaplamalarını biriktirir.

Yüksek sıcaklık sinterleme yöntemi, grafit substratı gömme tozuna yerleştirerek ve inert bir atmosfer altında yüksek sıcaklıkta sinterleme yaparak, nihayet gömme yöntemi olarak adlandırılan substratın yüzeyinde bir SIC kaplama oluşturur. Bu yöntem basit ve kaplama substrata sıkıca bağlanmış olsa da, kaplamanın kalınlık yönündeki homojenliği zayıftır ve delikler ortaya çıkmaya eğilimlidir, bu da oksidasyon direncini azaltır.

✔ Püskürtme yöntemiGrafit substratın yüzeyine sıvı hammaddelerin püskürtülmesini ve daha sonra bir kaplama oluşturmak için hammaddelerin belirli bir sıcaklıkta katılaşmasını içerir. Bu yöntem düşük maliyetli olmasına rağmen, kaplama substrata zayıf bir şekilde bağlanır ve kaplama zayıf homojenliğe, ince kalınlığa ve zayıf oksidasyon direncine sahiptir ve genellikle ek tedavi gerektirir.

✔ iyon ışını püskürtme teknolojisiBir grafit substratın yüzeyine erimiş veya kısmen erimiş malzemeyi püskürtmek için bir iyon ışını tabancası kullanır, bu da daha sonra bir kaplama oluşturmak için katılaşır ve bağlar. Operasyon basit ve nispeten yoğun bir silikon karbür kaplama üretebilse de, kaplamanın kırılması kolaydır ve zayıf oksidasyon direncine sahiptir. Genellikle yüksek kaliteli SIC kompozit kaplamalar hazırlamak için kullanılır.

✔ Sol-jel yöntemi, bu yöntem tekdüze ve şeffaf bir Sol çözeltisinin hazırlanmasını, substratın yüzeyine uygulanmasını ve daha sonra bir kaplama oluşturmak için kurutmayı ve sinterlemeyi içerir. Operasyon basit ve maliyet düşük olmasına rağmen, hazırlanan kaplama düşük termal şok direncine sahiptir ve çatlamaya eğilimlidir, bu nedenle uygulama aralığı sınırlıdır.

✔ Kimyasal buhar reaksiyon teknolojisi (CVR): CVR, Sio buharı üretmek için Si ve Sio2 tozunu kullanır ve karbon malzemesi substratının yüzeyinde kimyasal reaksiyonla bir SIC kaplama oluşturur. Sıkı bir şekilde bağlı bir kaplama hazırlanabilse de, daha yüksek bir reaksiyon sıcaklığı gereklidir ve maliyet yüksektir.

✔ Kimyasal buhar birikimi (CVD): CVD şu anda SIC kaplamaları hazırlamak için en yaygın kullanılan teknolojidir ve SIC kaplamaları, substratın yüzeyinde gaz fazı reaksiyonları ile oluşturulur. Bu yöntemle hazırlanan kaplama, substrata yakından bağlanır, bu da substratın oksidasyon direncini ve ablasyon direncini geliştirir, ancak uzun bir biriktirme süresi gerektirir ve reaksiyon gazı toksik olabilir.

Şekil 3. Kimik buhar bölme diyagramı

4. Pazar rekabeti veYarıiletkenTeknolojik yeniliği

SIC kaplamalı grafit substrat pazarında, yabancı üreticiler daha önce başladılar, bariz önde gelen avantajlar ve daha yüksek bir pazar payı ile başladı. Uluslararası olarak, Hollanda'da Xycard, Almanya'daki SGL, Japonya'da Toyo Tanso ve Amerika Birleşik Devletleri'nde MEMC ana tedarikçilerdir ve temel olarak uluslararası pazarı tekelleştirirler. Bununla birlikte, Çin şimdi grafit substratların yüzeyinde homojen büyüyen SIC kaplamalarının temel teknolojisini kırdı ve kalitesi yerli ve yabancı müşteriler tarafından doğrulandı. Aynı zamanda, SIC kaplı grafit substratlarının kullanımı için MOCVD ekipmanının gereksinimlerini karşılayabilen fiyatta bazı rekabetçi avantajları vardır. 

Yarıiletken,Sic kaplamalar20 yıldan fazla bir süredir. Bu nedenle, SGL ile aynı tampon katman teknolojisini başlattık. Özel işleme teknolojisi sayesinde, servis ömrünü iki kez arttırmak için grafit ve silikon karbür arasında bir tampon katman eklenebilir.