Γιατί η επίστρωση SiC είναι βασικό υλικό πυρήνα για την επιταξιακή ανάπτυξη του SiC;

Στον εξοπλισμό CVD, το υπόστρωμα δεν μπορεί να τοποθετηθεί απευθείας πάνω στο μέταλλο ή απλά σε βάση για επιταξιακή εναπόθεση, επειδή περιλαμβάνει διάφορους παράγοντες όπως κατεύθυνση ροής αερίου (οριζόντια, κατακόρυφη), θερμοκρασία, πίεση, στερέωση και πτώση ρύπων. Επομένως, χρειάζεται μια βάση, και στη συνέχεια τοποθετείται το υπόστρωμα στο δίσκο και στη συνέχεια πραγματοποιείται επιταξιακή εναπόθεση στο υπόστρωμα χρησιμοποιώντας τεχνολογία CVD. Αυτή η βάση είναι ηΒάση γραφίτη με επίστρωση SiC.

Ως βασικό συστατικό, η βάση γραφίτη έχει υψηλή ειδική αντοχή και συντελεστή, καλή αντοχή σε θερμικό σοκ και αντοχή στη διάβρωση, αλλά κατά τη διάρκεια της διαδικασίας παραγωγής, ο γραφίτης θα διαβρωθεί και θα κονιοποιηθεί λόγω του υπολειμματικού διαβρωτικού αερίου και της οργανικής ύλης μετάλλου και της υπηρεσίας Η διάρκεια ζωής της βάσης γραφίτη θα μειωθεί σημαντικά. Ταυτόχρονα, η πεσμένη σκόνη γραφίτη θα προκαλέσει μόλυνση στο τσιπ. Στην παραγωγική διαδικασία τουεπιταξιακές γκοφρέτες καρβιδίου του πυριτίου, είναι δύσκολο να ικανοποιηθούν οι ολοένα και πιο αυστηρές απαιτήσεις χρήσης των υλικών γραφίτη, γεγονός που περιορίζει σοβαρά την ανάπτυξη και την πρακτική εφαρμογή του. Ως εκ τούτου, η τεχνολογία επίστρωσης άρχισε να αυξάνεται.

Πλεονεκτήματα της επίστρωσης SiC στη βιομηχανία ημιαγωγών

Οι φυσικές και χημικές ιδιότητες της επίστρωσης έχουν αυστηρές απαιτήσεις για αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες και αντοχή στη διάβρωση, που επηρεάζουν άμεσα την απόδοση και τη διάρκεια ζωής του προϊόντος. Το υλικό SiC έχει υψηλή αντοχή, υψηλή σκληρότητα, χαμηλό συντελεστή θερμικής διαστολής και καλή θερμική αγωγιμότητα. Είναι ένα σημαντικό δομικό υλικό υψηλής θερμοκρασίας και υλικό ημιαγωγών υψηλής θερμοκρασίας. Εφαρμόζεται σε βάση γραφίτη. Τα πλεονεκτήματά του είναι:

1) Το SiC είναι ανθεκτικό στη διάβρωση και μπορεί να τυλίξει πλήρως τη βάση γραφίτη. Έχει καλή πυκνότητα και αποφεύγει τη φθορά από διαβρωτικά αέρια.

2) Το SiC έχει υψηλή θερμική αγωγιμότητα και υψηλή αντοχή συγκόλλησης με τη βάση γραφίτη, διασφαλίζοντας ότι η επίστρωση δεν είναι εύκολο να πέσει μετά από πολλαπλούς κύκλους υψηλής και χαμηλής θερμοκρασίας.

3) Το SiC έχει καλή χημική σταθερότητα για να αποφευχθεί η αστοχία της επικάλυψης σε μια ατμόσφαιρα υψηλής θερμοκρασίας και διαβρωτικό.

Βασικές φυσικές ιδιότητες της επίστρωσης CVD SiC

Επιπλέον, οι επιταξικοί κλίβανοι διαφορετικών υλικών απαιτούν δίσκους γραφίτη με διαφορετικούς δείκτες απόδοσης. Η αντιστοίχιση του συντελεστή θερμικής διαστολής των υλικών γραφίτη απαιτεί προσαρμογή στη θερμοκρασία ανάπτυξης του επιταξιακού κλιβάνου. Για παράδειγμα, η θερμοκρασία τουεπιταξία καρβιδίου του πυριτίουείναι υψηλό και απαιτείται δίσκος με υψηλό συντελεστή θερμικής διαστολής που ταιριάζει. Ο συντελεστής θερμικής διαστολής του SiC είναι πολύ κοντά σε αυτόν του γραφίτη, καθιστώντας τον κατάλληλο ως το προτιμώμενο υλικό για την επιφανειακή επίστρωση της βάσης γραφίτη.

Τα υλικά SiC έχουν μια ποικιλία κρυσταλλικών μορφών. Τα πιο συνηθισμένα είναι τα 3C, 4H και 6H. Το SiC διαφορετικών κρυσταλλικών μορφών έχει διαφορετικές χρήσεις. Για παράδειγμα, το 4H-SiC μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή συσκευών υψηλής ισχύος. Το 6H-SiC είναι το πιο σταθερό και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή οπτοηλεκτρονικών συσκευών. Το 3C-SiC μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή επιταξιακών στρωμάτων GaN και την κατασκευή συσκευών RF SiC-GaN λόγω της παρόμοιας δομής του με το GaN. Το 3C-SiC αναφέρεται συνήθως ως β-SiC. Μια σημαντική χρήση του β-SiC είναι ως λεπτή μεμβράνη και υλικό επίστρωσης. Επομένως, το β-SiC είναι επί του παρόντος το κύριο υλικό για επίστρωση.

Χημική-δομή-β-SiC

Ως κοινό αναλώσιμο στην παραγωγή ημιαγωγών, η επίστρωση SiC χρησιμοποιείται κυρίως σε υποστρώματα, επιτάξεις,διάχυση οξείδωσης, χάραξη και εμφύτευση ιόντων. Οι φυσικές και χημικές ιδιότητες της επίστρωσης έχουν αυστηρές απαιτήσεις για αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες και αντοχή στη διάβρωση, που επηρεάζουν άμεσα την απόδοση και τη διάρκεια ζωής του προϊόντος. Ως εκ τούτου, η προετοιμασία της επικάλυψης SiC είναι κρίσιμη.