Namai > žinios > Pramonės naujienos

Kas yra SiC padengtas grafito susceptorius?

2024-12-27

SiC-coated graphite susceptor

1 pav.SiC dengtas grafito susceptorius


1. Epitaksinis sluoksnis ir jo įranga


Plokščių gamybos proceso metu turime toliau statyti epitaksinį sluoksnį ant kai kurių plokštelių substratų, kad būtų lengviau gaminti įrenginius. Epitaksija reiškia naujo monokristalo auginimą ant vieno kristalo substrato, kuris buvo kruopščiai apdorotas pjaustant, šlifuojant ir poliruojant. Naujasis monokristalas gali būti tos pačios medžiagos kaip substratas arba kita medžiaga (homoepitaksinė arba heteroepitaksinė). Kadangi naujas vieno kristalo sluoksnis auga išilgai substrato kristalinės fazės, jis vadinamas epitaksiniu sluoksniu, o prietaisas gaminamas ant epitaksinio sluoksnio. 


Pavyzdžiui, aGaAs epitaksinissluoksnis paruošiamas ant silicio pagrindo LED šviesą skleidžiantiems įrenginiams; aSiC epitaksinissluoksnis auginamas ant laidžiojo SiC substrato, skirto SBD, MOSFET ir kitų elektros energijos įrenginių statybai; GaN epitaksinis sluoksnis yra pastatytas ant pusiau izoliuojančio SiC substrato, kad būtų galima toliau gaminti prietaisus, tokius kaip HEMT, radijo dažnio įrenginiuose, pvz., Ryšiuose. Tokie parametrai kaip SiC epitaksinių medžiagų storis ir fono nešiklio koncentracija tiesiogiai lemia įvairias SiC prietaisų elektrines savybes. Šiame procese neapsieisime be cheminio nusodinimo garais (CVD) įrangos.


Epitaxial film growth modes

2 pav. Epitaksinės plėvelės augimo režimai


2. SiC dengto grafito susceptoriaus svarba CVD įrangoje


CVD įrangoje negalime dėti pagrindo tiesiai ant metalo arba tiesiog ant pagrindo epitaksiniam nusodinimui, nes tai susiję su daugybe veiksnių, tokių kaip dujų srauto kryptis (horizontali, vertikali), temperatūra, slėgis, fiksacija ir teršalai. Todėl turime naudoti susceptorių (vaflių laikiklis) padėti substratą ant padėklo ir naudoti CVD technologiją epitaksiniam nusodinimui ant jo. Šis susceptorius yra SiC padengtas grafito susceptorius (taip pat vadinamas padėklu).


2.1 SiC padengto grafito susceptoriaus taikymas MOCVD įrangoje


SiC padengtas grafito susceptorius vaidina pagrindinį vaidmenįmetalo organinio cheminio nusodinimo garais (MOCVD) įrangamonokristaliniams substratams palaikyti ir šildyti. Šio susceptoriaus terminis stabilumas ir šiluminis vienodumas yra labai svarbūs epitaksinių medžiagų kokybei, todėl jis laikomas nepakeičiamu pagrindiniu MOCVD įrangos komponentu. Metalo organinio cheminio garų nusodinimo (MOCVD) technologija šiuo metu plačiai naudojama GaN plonų plėvelių epitaksiniam augimui mėlynuose šviesos dioduose, nes ji turi paprasto veikimo, kontroliuojamo augimo greičio ir didelio grynumo privalumus.


Kaip vienas iš pagrindinių MOCVD įrangos komponentų, „Vetek“ puslaidininkinis grafito susceptorius yra atsakingas už monokristalinių substratų palaikymą ir šildymą, o tai tiesiogiai veikia plonasluoksnių medžiagų vienodumą ir grynumą, todėl yra susijęs su epitaksinių plokštelių paruošimo kokybe. Daugėjant naudojimo atvejų ir keičiantis darbo aplinkai, grafito susceptorius yra linkęs nusidėvėti, todėl priskiriamas eksploatacinėms medžiagoms.


2.2. SIC dengto grafito susceptoriaus charakteristikos


Kad atitiktų MOCVD įrangos poreikius, grafito susceptoriui reikalinga danga turi turėti specifines charakteristikas, kad atitiktų šiuos standartus:


✔  Geras padengimas: SiC danga turi visiškai uždengti susceptorių ir turėti didelį tankį, kad būtų išvengta žalos korozinių dujų aplinkoje.


✔  Didelis sukibimo stiprumas: Danga turi būti tvirtai prilipusi prie susceptoriaus ir lengvai nukristi po kelių aukštos ir žemos temperatūros ciklų.


✔ Geras cheminis stabilumas: Dangos cheminis stabilumas turi būti geras, kad būtų išvengta gedimo aukštoje temperatūroje ir korozinėje atmosferoje.


2.3 Sunkumai ir iššūkiai derinant grafito ir silicio karbido medžiagas


Silicio karbidas (SiC) gerai veikia GaN epitaksinėje atmosferoje dėl savo pranašumų, tokių kaip atsparumas korozijai, didelis šilumos laidumas, atsparumas šiluminiam smūgiui ir geras cheminis stabilumas. Jo šiluminio plėtimosi koeficientas yra panašus į grafito, todėl jis yra tinkamiausia medžiaga grafito susceptorių dangoms.


Tačiau jukgrafitasirsilicio karbidasyra dvi skirtingos medžiagos, ir vis tiek pasitaikys situacijų, kai dangos tarnavimo laikas trumpas, ji lengvai nubyra, o dėl skirtingų šiluminio plėtimosi koeficientų didėja išlaidos. 


3. SiC dangos technologija


3.1. Įprasti SiC tipai


Šiuo metu įprasti SiC tipai yra 3C, 4H ir 6H, o skirtingi SiC tipai tinka skirtingiems tikslams. Pavyzdžiui, 4H-SiC tinka didelės galios prietaisams gaminti, 6H-SiC yra gana stabilus ir gali būti naudojamas optoelektroniniams prietaisams, o 3C-SiC gali būti naudojamas GaN epitaksiniams sluoksniams paruošti ir SiC-GaN RF prietaisams gaminti dėl jo struktūra panaši į GaN. 3C-SiC taip pat paprastai vadinamas β-SiC, kuris daugiausia naudojamas plonoms plėvelėms ir dengimo medžiagoms. Todėl β-SiC šiuo metu yra viena iš pagrindinių dangų medžiagų.


3.2.Silicio karbido dangaparuošimo būdas


Yra daug silicio karbido dangų paruošimo galimybių, įskaitant gelio-solio metodą, purškimo metodą, purškimo jonų pluoštu metodą, cheminės garų reakcijos metodą (CVR) ir cheminio nusodinimo garais metodą (CVD). Tarp jų cheminis garų nusodinimo metodas (CVD) šiuo metu yra pagrindinė SiC dangų paruošimo technologija. Šiuo metodu SiC dangos nusodinamos ant pagrindo paviršiaus per dujų fazės reakciją, kurios pranašumai yra glaudus dangos ir pagrindo sujungimas, pagerinant substrato medžiagos atsparumą oksidacijai ir atsparumą abliacijai.


Aukštos temperatūros sukepinimo metodas, įdėjus grafito pagrindą į įterpimo miltelius ir sukepinant jį aukštoje temperatūroje inertinėje atmosferoje, galiausiai ant pagrindo paviršiaus susidaro SiC danga, kuri vadinama įterpimo būdu. Nors šis metodas yra paprastas ir danga yra tvirtai surišta su pagrindu, dangos vienodumas storio kryptimi yra menkas, dažnai atsiranda skylių, o tai sumažina atsparumą oksidacijai.


✔  Purškimo būdasapima skystų žaliavų purškimą ant grafito pagrindo paviršiaus, o tada žaliavų kietėjimą tam tikroje temperatūroje, kad susidarytų danga. Nors šis metodas yra nebrangus, danga silpnai sukimba su pagrindu, o dangos vienodumas, plonas storis ir atsparumas oksidacijai yra silpnas, todėl paprastai reikia papildomo apdorojimo.


✔  Jonų pluošto purškimo technologijanaudoja jonų pluošto pistoletą, kad puršktų išlydytą arba iš dalies išlydytą medžiagą ant grafito pagrindo paviršiaus, kuris vėliau sukietėja ir sujungiamas sudarydamas dangą. Nors operacija yra paprasta ir gali sudaryti gana tankią silicio karbido dangą, dangą lengva sulaužyti ir ji turi prastą atsparumą oksidacijai. Paprastai jis naudojamas aukštos kokybės kompozitinėms SiC dangoms ruošti.


✔ Sol-gel metodas, šis metodas apima vienodo ir skaidraus zolio tirpalo paruošimą, padengimą ant pagrindo paviršiaus, o tada džiovinimą ir sukepinimą, kad susidarytų danga. Nors operacija nesudėtinga, o kaina nedidelė, tačiau paruošta danga pasižymi mažu atsparumu šiluminiam smūgiui ir yra linkusi įtrūkti, todėl jos taikymo sritis yra ribota.


✔ Cheminės garų reakcijos technologija (CVR): CVR naudoja Si ir SiO2 miltelius SiO garams generuoti ir sudaro SiC dangą cheminės reakcijos būdu ant anglies medžiagos pagrindo paviršiaus. Nors galima paruošti tvirtai surištą dangą, reikalinga aukštesnė reakcijos temperatūra ir didelė kaina.


✔  Cheminis nusodinimas garais (CVD): CVD šiuo metu yra plačiausiai naudojama SiC dangų paruošimo technologija, o SiC dangos susidaro vykstant dujinės fazės reakcijoms pagrindo paviršiuje. Šiuo metodu paruošta danga yra glaudžiai surišta su pagrindu, todėl pagerėja substrato atsparumas oksidacijai ir atsparumas abliacijai, tačiau reikia ilgo nusodinimo laiko, o reakcijos dujos gali būti toksiškos.


Chemical vapor depostion diagram

3 pav. Cheminio nusodinimo garais diagrama


4. Rinkos konkurencija ir„Vetek“ puslaidininkistechnologinės naujovės


SiC dengto grafito substrato rinkoje užsienio gamintojai pradėjo anksčiau, turėdami akivaizdžių pirmaujančių pranašumų ir didesnę rinkos dalį. Tarptautiniu mastu Xycard Nyderlanduose, SGL Vokietijoje, Toyo Tanso Japonijoje ir MEMC JAV yra pagrindiniai tiekėjai ir iš esmės monopolizuoja tarptautinę rinką. Tačiau Kinija dabar peržengė pagrindinę tolygiai augančių SiC dangų ant grafito pagrindo paviršiaus technologiją, o jos kokybę patikrino vidaus ir užsienio klientai. Tuo pačiu metu jis taip pat turi tam tikrų konkurencinių pranašumų kainos atžvilgiu, kuris gali atitikti MOCVD įrangos reikalavimus, keliamus naudojant SiC dengtus grafito pagrindus. 


„Vetek“ puslaidininkis užsiima moksliniais tyrimais ir plėtra šioje srityjeSiC dangosdaugiau nei 20 metų. Todėl pradėjome naudoti tą pačią buferinio sluoksnio technologiją kaip ir SGL. Taikant specialią apdorojimo technologiją, tarp grafito ir silicio karbido galima pridėti buferinį sluoksnį, kad tarnavimo laikas pailgėtų daugiau nei du kartus.

X
We use cookies to offer you a better browsing experience, analyze site traffic and personalize content. By using this site, you agree to our use of cookies. Privacy Policy
Reject Accept