Acoperire cu carbură de siliciu CVD
1. De ce există unacoperire cu carbură de siliciu
Stratul epitaxial este o peliculă subțire de un singur cristal specific crescută pe baza napoliței prin procesul epitaxial. Placa de substrat și filmul subțire epitaxial sunt denumite în mod colectiv plachete epitaxiale. Printre ei, celepitaxiale din carbură de siliciustratul este crescut pe substratul conductiv de carbură de siliciu pentru a obține o placă epitaxială omogenă din carbură de siliciu, care poate fi transformată în dispozitive de putere, cum ar fi diode Schottky, MOSFET și IGBT. Dintre acestea, cel mai utilizat este substratul 4H-SiC.
Deoarece toate dispozitivele sunt realizate practic pe epitaxie, calitateaepitaxieare un impact mare asupra performanței dispozitivului, dar calitatea epitaxiei este afectată de procesarea cristalelor și substraturilor. Se află în veriga de mijloc a unei industrii și joacă un rol foarte critic în dezvoltarea industriei.
Principalele metode de preparare a straturilor epitaxiale de carbură de siliciu sunt: metoda de creștere prin evaporare; epitaxie în fază lichidă (LPE); epitaxie cu fascicul molecular (MBE); depunerea chimică de vapori (CVD).
Dintre acestea, depunerea chimică în vapori (CVD) este cea mai populară metodă homoepitaxială 4H-SiC. Epitaxia 4-H-SiC-CVD utilizează în general echipamente CVD, care pot asigura continuarea stratului epitaxial de cristal 4H SiC în condiții de temperatură ridicată de creștere.
În echipamentele CVD, substratul nu poate fi plasat direct pe metal sau pur și simplu așezat pe o bază pentru depunerea epitaxială, deoarece implică diverși factori precum direcția fluxului de gaz (orizontal, vertical), temperatura, presiunea, fixarea și căderea poluanților. Prin urmare, este necesară o bază, apoi substratul este plasat pe disc, apoi depunerea epitaxială este efectuată pe substrat folosind tehnologia CVD. Această bază este baza de grafit acoperită cu SiC.
Ca componentă de bază, baza de grafit are caracteristicile rezistenței specifice ridicate și modulului specific, rezistență bună la șocuri termice și rezistență la coroziune, dar în timpul procesului de producție, grafitul va fi corodat și pulverizat din cauza reziduurilor de gaze corozive și metal organic. materie, iar durata de viață a bazei de grafit va fi mult redusă.
În același timp, pulberea de grafit căzută va polua cipul. În procesul de producție a plachetelor epitaxiale cu carbură de siliciu, este dificil să se îndeplinească cerințele din ce în ce mai stricte ale oamenilor pentru utilizarea materialelor din grafit, ceea ce limitează serios dezvoltarea și aplicarea lor practică. Prin urmare, tehnologia de acoperire a început să crească.
2. AvantajeleAcoperire SiC
Proprietățile fizice și chimice ale acoperirii au cerințe stricte pentru rezistența la temperaturi ridicate și rezistența la coroziune, care afectează direct randamentul și durata de viață a produsului. Materialul SiC are rezistență ridicată, duritate ridicată, coeficient scăzut de dilatare termică și conductivitate termică bună. Este un material structural important la temperatură înaltă și un material semiconductor la temperatură înaltă. Se aplică pe bază de grafit. Avantajele sale sunt:
-SiC este rezistent la coroziune și poate înveli complet baza de grafit și are o densitate bună pentru a evita deteriorarea de către gazul coroziv.
-SiC are o conductivitate termică ridicată și o rezistență ridicată de aderență cu baza de grafit, asigurându-se că stratul de acoperire nu poate cădea ușor după mai multe cicluri de temperatură înaltă și joasă.
-SiC are o stabilitate chimică bună pentru a preveni defectarea acoperirii într-o atmosferă corozivă și la temperatură ridicată.
În plus, cuptoarele epitaxiale din diferite materiale necesită tăvi de grafit cu indicatori de performanță diferiți. Potrivirea coeficientului de dilatare termică a materialelor din grafit necesită adaptarea la temperatura de creștere a cuptorului epitaxial. De exemplu, temperatura creșterii epitaxiale din carbură de siliciu este ridicată și este necesară o tavă cu o potrivire mare a coeficientului de dilatare termică. Coeficientul de dilatare termică al SiC este foarte apropiat de cel al grafitului, făcându-l potrivit ca material preferat pentru acoperirea suprafeței bazei de grafit.
Materialele SiC au o varietate de forme cristaline, iar cele mai comune sunt 3C, 4H și 6H. Diferite forme cristaline de SiC au utilizări diferite. De exemplu, 4H-SiC poate fi utilizat pentru fabricarea dispozitivelor de mare putere; 6H-SiC este cel mai stabil și poate fi folosit pentru fabricarea dispozitivelor optoelectronice; 3C-SiC poate fi utilizat pentru a produce straturi epitaxiale GaN și pentru a produce dispozitive RF SiC-GaN datorită structurii sale similare cu GaN. 3C-SiC este, de asemenea, denumit în mod obișnuit β-SiC. O utilizare importantă a β-SiC este ca film subțire și material de acoperire. Prin urmare, β-SiC este în prezent principalul material pentru acoperire.
Acoperirile SiC sunt utilizate în mod obișnuit în producția de semiconductori. Sunt utilizate în principal în substraturi, epitaxie, difuzie prin oxidare, gravare și implantare ionică. Proprietățile fizice și chimice ale acoperirii au cerințe stricte privind rezistența la temperaturi ridicate și rezistența la coroziune, care afectează direct randamentul și durata de viață a produsului. Prin urmare, pregătirea acoperirii cu SiC este critică.
Ora postării: 24-jun-2024