Mis on SIC-kattega grafiidisaaja?

Joonis 1.SIC-kattega grafiidi vastuvõtja

1. Epitaksiaalne kiht ja selle seadmed

Vahvli tootmisprotsessi ajal peame seadmete tootmise hõlbustamiseks mõnele vahvli substraadile epitaksiaalse kihi veelgi ehitama. Epitaxy viitab uue üksikkristalli kasvatamise protsessile üksikkristalli substraadil, mida on hoolikalt töödeldud, lihvides ja poleerides. Uus üksikkristall võib olla sama materjal kui substraadis või erinev materjal (homoepitaksiaalne või heteroepitaksiaalne). Kuna uus üksikkristallkiht kasvab piki substraadi kristallfaasi, nimetatakse seda epitaksiaalseks kihiks ja seadme valmistamine viiakse läbi epitaksiaalsel kihil. 

Näiteks aGaas epitaksiaalneKiht valmistatakse Ränisubstraadil LED-valgustite eraldatavate seadmete jaoks; aSic epitaksiaalneKihti kasvatatakse juhtiva SIC substraadil SBD, MOSFETi ja muude energiarakenduste seadmete ehitamiseks; GAN-epitaksiaalne kiht on konstrueeritud poolisolatsioonis SIC substraadile, et täiendavalt valmistada selliseid seadmeid nagu HEMT raadiosagedusrakendustes, näiteks kommunikatsioonis. Sellised parameetrid nagu SIC epitaksiaalsete materjalide paksus ja taustkandja kontsentratsioon määravad otse SIC -seadmete erinevad elektrilised omadused. Selles protsessis ei saa me ilma keemiliste aurude sadestamise (CVD) seadmeteta hakkama.

Joonis 2. Epitaksiaalse kile kasvurežiimid

2

CVD -seadmetes ei saa me substraati otse metallile ega lihtsalt epitaksiaalse sadestumise alusele, kuna see hõlmab paljusid tegureid, näiteks gaasi voolu suund (horisontaalne, vertikaalne), temperatuur, rõhk, fikseerimine ja saasteained. Seetõttu peame kasutama vastuvõtjat (vahvli kandja) Asetage aluspind alusele ja kasutage CVD -tehnoloogiat sellele epitaksiaalse sadestumise teostamiseks. See vastuvõtja on SIC-kattega grafiidide vastuvõtja (nimetatakse ka aluseks).

2.1 SIC -kattega grafiidiotsija rakendamine MOCVD -seadmetes

SIC-kattega grafiidi vastuvõtja mängib võtmerolliMetallist orgaanilise keemilise aurude ladestumise (MOCVD) seadmedÜksikute kristallide substraatide toetamiseks ja kuumutamiseks. Selle vastuvõtja termiline stabiilsus ja termiline ühtlus on epitaksiaalsete materjalide kvaliteedi jaoks üliolulised, seetõttu peetakse seda MOCVD -seadmetes asendamatuks tuumakomponendiks. Metalli orgaanilise keemilise aurude sadestamise (MOCVD) tehnoloogiat kasutatakse praegu laialdaselt siniste LED -ide gaanide õhukeste kilede epitaksiaalses kasvus, kuna sellel on lihtsa töö, kontrollitava kasvukiiruse ja suure puhtuse eelised.

MOCVD -seadme ühe põhikomponendina vastutab Vetek Semiconductor grafiidisageldaja üksikkristallide substraatide toetamise ja kuumutamise eest, mis mõjutab otseselt õhukeste kilematerjalide ühtlust ja puhtust ning on seega seotud epitaksiaalsete vahvlite ettevalmistamise kvaliteediga. Kuna kasutusalade arv suureneb ja töökeskkond muutub, on grafiidiotsija kalduvus ja seetõttu klassifitseeritakse seda tarbitavaks.

2.2. SIC -i kaetud grafiidi vastuvõtja omadused

MOCVD -seadmete vajaduste rahuldamiseks peavad grafiidisaaja jaoks vajalikul kattel olema konkreetsed omadused, et täita järgmised standardid:

✔ Hea katvus: SIC -kattekiht peab katma vastuvõtja täielikult ja sellel on kõrge tihedus, et vältida kahjustusi söövitava gaasikeskkonnas.

✔ Kõrge sidemetugevus: Katmine peaks olema kindlalt ühendatud vastuvõtjaga ja pärast mitmete temperatuuride ja madala temperatuuriga tsüklit pole kerge maha kukkuda.

✔ Hea keemiline stabiilsus: Kattel peab olema hea keemiline stabiilsus, et vältida rikkeid kõrgel temperatuuril ja söövitavates atmosfäärides.

2.3 Raskused ja väljakutsed grafiidi- ja räni karbiidimaterjalide sobitamisel

Ränikarbiid (SIC) toimib hästi GAN -epitaksiaalsetes atmosfäärides, kuna selle eelised nagu korrosioonikindlus, kõrge soojusjuhtivus, soojusresistentsus ja hea keemiline stabiilsus. Selle soojuspaisumistegur on sarnane grafiidi omaga, muutes selle eelistatud materjaliks grafiidi vastuvõtukatete jaoks.

Lõppude lõpuksgrafiitjaränikarbiidon kaks erinevat materjali ja endiselt on olukordi, kus kattel on lühike kasutusaega, seda on lihtne maha kukkuda ja suurendab kulusid erinevate soojuspaisumistegurite tõttu. 

3. SIC kattetehnoloogia

3.1. Levinumad sic -i tüübid

Praegu hõlmavad levinud sic -tüüpi 3C, 4H ja 6H ning erinevat tüüpi sic sobivad erinevatel eesmärkidel. Näiteks sobib 4H-SIC suure võimsusega seadmete tootmiseks, 6H-SIC on suhteliselt stabiilne ja seda saab kasutada optoelektrooniliste seadmete jaoks ning 3C-SIC-i saab kasutada GAN-i epitaksiaalsete kihtide valmistamiseks ja SIC-GAN RF-seadmete tootmiseks selle sarnase struktuuri tõttu GAN-iga. 3C-SIC-d nimetatakse tavaliselt ka β-SIC-ks, mida kasutatakse peamiselt õhukeste kilede ja kattematerjalide jaoks. Seetõttu on β-SIC praegu üks peamisi kattematerjale.

3.2.Räni karbiidikateettevalmistamise meetod

Ränikarbiidkatete valmistamiseks, sealhulgas geel-soli meetodil, pihustusmeetodil, ioonkiire pihustamise meetodil, keemilise aurureaktsiooni meetodil (CVR) (CVR) ja keemilise aurude sadestumismeetodi (CVD) valmistamiseks on palju võimalusi. Nende hulgas on SIC -kattete valmistamise peamine tehnoloogia keemiline aurude sadestamise meetod (CVD). See meetod ladustab sic -katted substraadi pinnale gaasifaasi reaktsiooni kaudu, millel on katte ja substraadi tiheda sideme eelised, parandades substraadi materjali oksüdatsiooniresistentsust ja ablatsiooniresistentsust.

Kõrgtemperatuuriline paagutamise meetod, asetades grafiidisubstraadi kinnistamispulbrisse ja paagutades selle kõrgel temperatuuril inertse atmosfääri alla, moodustab lõpuks substraadi pinnale sic-katte, mida nimetatakse kinnistamismeetodiks. Kuigi see meetod on lihtne ja kattekiht on tihedalt seotud substraadiga, on katte ühtlus paksuse suunas halb ja augud ilmnevad, mis vähendab oksüdatsiooniresistentsust.

✔ Pihustamismeetodhõlmab vedelate toorainete pritsimist grafiidi substraadi pinnale ja seejärel katte moodustamiseks toorainete kindlal temperatuuril. Kuigi see meetod on odav, on kate nõrgalt substraadiga seotud ja kattel on halb ühtlus, õhuke paksus ja halb oksüdatsiooniresistentsus ning nõuab tavaliselt täiendavat ravi.

✔ ioonkiire pihustamise tehnoloogiaKasutab ioonkiirepüstolit, et pihustada sula või osaliselt sula materjali grafiidi substraadi pinnale, mis seejärel tahkub ja seob katte moodustamiseks. Kuigi operatsioon on lihtne ja võib tekitada suhteliselt tiheda räni karbiidikatet, on kattekihi kerge murda ja sellel on halb oksüdatsiooniresistentsus. Tavaliselt kasutatakse seda kvaliteetsete SIC komposiitkatete valmistamiseks.

✔ Sol-geeli meetod, hõlmab see meetod ühtlase ja läbipaistva SOL -lahuse ettevalmistamist, selle substraadi pinnale rakendamist ning seejärel katte moodustamiseks kuivatamist ja paagutamist. Kuigi toiming on lihtne ja kulud on madalad, on ettevalmistatud kattel madal termiline löögikindlus ja see on kalduvus pragunemisele, seega on selle rakendusvahemik piiratud.

✔ Keemilise aurureaktsiooni tehnoloogia (CVR): CVR kasutab Sio auru genereerimiseks Si ja SiO2 pulbrit ning moodustab süsinikmaterjali substraadi pinnale keemilise reaktsiooni abil sic -katte. Kuigi on tihedalt seotud kattekihti, on vaja teha kõrgemat reaktsioonitemperatuuri ja kulud on kõrge.

✔ Keemiline aurude ladestumine (CVD): CVD on praegu kõige laialdasemalt kasutatav tehnoloogia SIC -kattete valmistamiseks ja SIC -katted moodustatakse substraadi pinnal olevate gaasifaasi reaktsioonide abil. Selle meetodi abil valmistatud kate on tihedalt seotud substraadiga, mis parandab substraadi oksüdatsiooniresistentsust ja ablatsiooniresistentsust, kuid nõuab pikka sadestumisaega ja reaktsioongaas võib olla toksiline.

Joonis 3. Aurude ladestamise skeem

4. Turukonkurents jaSee pooljuhtTehnoloogiline uuendus

SIC -i kaetud grafiidi substraadi turul alustasid välismaised tootjad varem, kellel olid ilmsed juhtivad eelised ja kõrgem turuosa. Rahvusvaheliselt on XyCard Hollandis, SGL -i Saksamaal, Toyo Tanso Jaapanis ja MEMC Ameerika Ühendriikides, peavoolu tarnijad ja põhimõtteliselt monopoliseerivad nad rahvusvahelist turgu. Kuid Hiina on nüüd läbi murtud grafiidisubstraatide pinnal ühtlaselt kasvavate SIC -kattete põhitehnoloogia ning selle kvaliteeti on kontrollinud kodumaised ja väliskliendid. Samal ajal on sellel ka teatud konkurentsieelised hinnas, mis võib vastata MOCVD -seadmete nõuetele SIC -i kaetud grafiidisubstraatide kasutamiseks. 

See pooljuht on tegelenud teadus- ja arendustegevusegaSic kattedrohkem kui 20 aastat. Seetõttu oleme käivitanud sama puhverkihi tehnoloogia nagu SGL. Spetsiaalse töötlemistehnoloogia kaudu saab lisada grafiidi ja räni karbiidi vahele puhverkihti, et suurendada kasutusaega rohkem kui kahe korra.