1. Dlaczego istniejepowłoka z węglika krzemu
Warstwa epitaksjalna to specyficzna cienka warstwa monokryształu wyhodowana na bazie płytki w procesie epitaksjalnym. Płytka podłoża i cienka warstwa epitaksjalna są wspólnie nazywane płytkami epitaksjalnymi. Wśród nichepitaksjalny węglik krzemuwarstwa jest hodowana na przewodzącym podłożu z węglika krzemu w celu uzyskania jednorodnej płytki epitaksjalnej z węglika krzemu, z której można dalej wytwarzać urządzenia mocy, takie jak diody Schottky'ego, tranzystory MOSFET i IGBT. Wśród nich najszerzej stosowany jest substrat 4H-SiC.
Ponieważ wszystkie urządzenia są zasadniczo realizowane na epitaksji, jakośćepitaksjama ogromny wpływ na wydajność urządzenia, jednak na jakość epitaksji wpływa obróbka kryształów i podłoży. Znajduje się w środkowym ogniwie branży i odgrywa bardzo kluczową rolę w jej rozwoju.
Główne metody wytwarzania warstw epitaksjalnych węglika krzemu to: metoda wzrostu przez odparowanie; epitaksja w fazie ciekłej (LPE); epitaksja z wiązek molekularnych (MBE); chemiczne osadzanie z fazy gazowej (CVD).
Wśród nich najpopularniejszą metodą homoepitaksjalną 4H-SiC jest chemiczne osadzanie z fazy gazowej (CVD). W epitaksji 4-H-SiC-CVD na ogół wykorzystuje się sprzęt CVD, który może zapewnić kontynuację warstwy epitaksjalnej kryształu 4H SiC w warunkach wysokiej temperatury wzrostu.
W urządzeniach CVD podłoża nie można umieścić bezpośrednio na metalu ani po prostu umieścić na podłożu w celu osadzania epitaksjalnego, ponieważ wpływają na to różne czynniki, takie jak kierunek przepływu gazu (poziomy, pionowy), temperatura, ciśnienie, utrwalenie i spadające zanieczyszczenia. Dlatego potrzebne jest podłoże, następnie na krążek umieszcza się podłoże, po czym na podłożu przeprowadza się epitaksjalne osadzanie przy wykorzystaniu technologii CVD. Podstawa ta to podstawa grafitowa pokryta SiC.
Jako główny składnik, baza grafitowa charakteryzuje się wysoką wytrzymałością właściwą i modułem właściwym, dobrą odpornością na szok termiczny i odpornością na korozję, ale podczas procesu produkcyjnego grafit będzie skorodowany i sproszkowany z powodu pozostałości gazów korozyjnych i metali organicznych materia, a żywotność podstawy grafitowej zostanie znacznie zmniejszona.
Jednocześnie opadły proszek grafitowy zanieczyści chip. W procesie produkcji płytek epitaksjalnych z węglika krzemu trudno jest sprostać coraz bardziej rygorystycznym wymaganiom człowieka dotyczącym stosowania materiałów grafitowych, co poważnie ogranicza jego rozwój i praktyczne zastosowanie. Dlatego technologia powlekania zaczęła się rozwijać.
2. ZaletyPowłoka SiC
Właściwości fizyczne i chemiczne powłoki nakładają rygorystyczne wymagania dotyczące odporności na wysokie temperatury i odporności na korozję, które bezpośrednio wpływają na wydajność i żywotność produktu. Materiał SiC ma wysoką wytrzymałość, wysoką twardość, niski współczynnik rozszerzalności cieplnej i dobrą przewodność cieplną. Jest ważnym wysokotemperaturowym materiałem konstrukcyjnym i wysokotemperaturowym materiałem półprzewodnikowym. Nakłada się go na bazę grafitową. Jego zalety to:
-SiC jest odporny na korozję i może całkowicie owinąć grafitową podstawę i ma dobrą gęstość, aby uniknąć uszkodzeń przez żrący gaz.
-SiC ma wysoką przewodność cieplną i wysoką siłę wiązania z bazą grafitową, dzięki czemu powłoka nie odpadnie po wielu cyklach w wysokiej i niskiej temperaturze.
-SiC ma dobrą stabilność chemiczną, aby zapobiec uszkodzeniu powłoki w wysokiej temperaturze i atmosferze korozyjnej.
Ponadto piece epitaksjalne z różnych materiałów wymagają tac grafitowych o różnych wskaźnikach wydajności. Dopasowanie współczynnika rozszerzalności cieplnej materiałów grafitowych wymaga dostosowania do temperatury wzrostu pieca epitaksjalnego. Na przykład temperatura wzrostu epitaksjalnego węglika krzemu jest wysoka i wymagana jest taca o wysokim współczynniku rozszerzalności cieplnej. Współczynnik rozszerzalności cieplnej SiC jest bardzo zbliżony do współczynnika grafitu, co czyni go odpowiednim materiałem do powlekania powierzchni podłoża grafitowego.
Materiały SiC mają różne formy krystaliczne, a najczęstsze to 3C, 4H i 6H. Różne formy krystaliczne SiC mają różne zastosowania. Na przykład 4H-SiC można wykorzystać do produkcji urządzeń o dużej mocy; 6H-SiC jest najbardziej stabilny i można go stosować do produkcji urządzeń optoelektronicznych; 3C-SiC można stosować do wytwarzania warstw epitaksjalnych GaN i urządzeń RF SiC-GaN ze względu na jego podobną strukturę do GaN. 3C-SiC jest również powszechnie określany jako β-SiC. Ważnym zastosowaniem β-SiC jest cienka warstwa i materiał powłokowy. Dlatego β-SiC jest obecnie głównym materiałem do powlekania.
Powłoki SiC są powszechnie stosowane w produkcji półprzewodników. Stosowane są głównie w podłożach, epitaksji, dyfuzji utleniającej, trawieniu i implantacji jonów. Właściwości fizyczne i chemiczne powłoki nakładają rygorystyczne wymagania dotyczące odporności na wysokie temperatury i odporności na korozję, które bezpośrednio wpływają na wydajność i żywotność produktu. Dlatego przygotowanie powłoki SiC ma kluczowe znaczenie.
Czas publikacji: 24 czerwca 2024 r