CVD premaz silicijevog karbida
1. Zašto postoji apremaz od silicij karbida
Epitaksijalni sloj je specifičan monokristalni tanki film uzgojen na bazi pločice kroz epitaksijalni proces. Podložna pločica i epitaksijalni tanki film zajednički se nazivaju epitaksijalne pločice. Među njima,silicijev karbid epitaksijalnisloj se uzgaja na vodljivoj podlozi od silicij-karbida kako bi se dobila homogena epitaksijalna pločica od silicij-karbida, koja se dalje može napraviti u energetskim uređajima kao što su Schottky diode, MOSFET-ovi i IGBT-ovi. Među njima se najviše koristi 4H-SiC supstrat.
Budući da su svi uređaji u osnovi izrađeni na epitaksiji, kvaliteta odepitaksijaima veliki utjecaj na performanse uređaja, ali na kvalitetu epitaksije utječe obrada kristala i podloga. Nalazi se u središnjoj karici industrije i igra vrlo važnu ulogu u razvoju industrije.
Glavne metode za pripremu epitaksijskih slojeva silicijevog karbida su: metoda rasta isparavanjem; epitaksija tekuće faze (LPE); epitaksija molekularnim snopom (MBE); kemijsko taloženje iz pare (CVD).
Među njima, kemijsko taloženje iz pare (CVD) je najpopularnija 4H-SiC homoepitaksijalna metoda. 4-H-SiC-CVD epitaksija općenito koristi CVD opremu, koja može osigurati nastavak epitaksijalnog sloja 4H kristalnog SiC u uvjetima visoke temperature rasta.
U CVD opremi supstrat se ne može postaviti izravno na metal ili jednostavno postaviti na podlogu za epitaksijalno taloženje, jer uključuje različite čimbenike kao što su smjer protoka plina (vodoravni, okomiti), temperatura, tlak, fiksacija i padajući zagađivači. Dakle, potrebna je baza, zatim se supstrat postavlja na disk, a zatim se vrši epitaksijalno taloženje na supstrat pomoću CVD tehnologije. Ova baza je grafitna baza presvučena SiC-om.
Kao osnovna komponenta, grafitna baza ima karakteristike visoke specifične čvrstoće i specifičnog modula, dobre otpornosti na toplinske udare i otpornosti na koroziju, ali tijekom proizvodnog procesa grafit će biti korodiran i praškast zbog ostataka korozivnih plinova i organskih metala tvari, a radni vijek grafitne baze bit će znatno smanjen.
U isto vrijeme, otpali grafitni prah će zagaditi čip. U procesu proizvodnje epitaksijalnih pločica od silicijevog karbida teško je zadovoljiti sve strože zahtjeve ljudi za korištenjem grafitnih materijala, što ozbiljno ograničava njegov razvoj i praktičnu primjenu. Stoga je tehnologija premazivanja počela rasti.
2. Prednosti odSiC premaz
Fizička i kemijska svojstva premaza imaju stroge zahtjeve za otpornost na visoke temperature i otpornost na koroziju, što izravno utječe na iskoristivost i životni vijek proizvoda. SiC materijal ima visoku čvrstoću, visoku tvrdoću, nizak koeficijent toplinske ekspanzije i dobru toplinsku vodljivost. To je važan visokotemperaturni strukturni materijal i visokotemperaturni poluvodički materijal. Nanosi se na grafitnu podlogu. Njegove prednosti su:
-SiC je otporan na koroziju i može u potpunosti omotati grafitnu bazu i ima dobru gustoću kako bi se izbjeglo oštećenje korozivnim plinom.
-SiC ima visoku toplinsku vodljivost i veliku čvrstoću lijepljenja s grafitnom bazom, osiguravajući da premaz neće lako otpasti nakon višestrukih ciklusa visokih i niskih temperatura.
-SiC ima dobru kemijsku stabilnost kako bi se spriječilo oštećenje premaza u visokotemperaturnoj i korozivnoj atmosferi.
Osim toga, epitaksijalne peći od različitih materijala zahtijevaju grafitne ladice s različitim pokazateljima učinka. Usklađivanje koeficijenta toplinskog širenja grafitnih materijala zahtijeva prilagođavanje temperaturi rasta epitaksijalne peći. Na primjer, temperatura epitaksijalnog rasta silicijevog karbida je visoka i potrebna je ladica s visokim koeficijentom toplinske ekspanzije. Koeficijent toplinske ekspanzije SiC-a vrlo je sličan koeficijentu grafita, što ga čini pogodnim kao preferirani materijal za površinsku prevlaku grafitne baze.
SiC materijali imaju različite kristalne oblike, a najčešći su 3C, 4H i 6H. Različiti kristalni oblici SiC imaju različite namjene. Na primjer, 4H-SiC se može koristiti za proizvodnju uređaja velike snage; 6H-SiC je najstabilniji i može se koristiti za proizvodnju optoelektroničkih uređaja; 3C-SiC se može koristiti za proizvodnju GaN epitaksijalnih slojeva i proizvodnju SiC-GaN RF uređaja zbog svoje strukture slične GaN-u. 3C-SiC se također obično naziva β-SiC. Važna upotreba β-SiC je kao tanki film i materijal za oblaganje. Stoga je β-SiC trenutno glavni materijal za premazivanje.
SiC prevlake se obično koriste u proizvodnji poluvodiča. Uglavnom se koriste za supstrate, epitaksiju, oksidacijsku difuziju, jetkanje i ionsku implantaciju. Fizikalna i kemijska svojstva premaza imaju stroge zahtjeve za otpornost na visoke temperature i otpornost na koroziju, što izravno utječe na iskoristivost i vijek trajanja proizvoda. Stoga je priprema SiC premaza kritična.
Vrijeme objave: 24. lipnja 2024