1. Miksi on apiikarbidipinnoite
Epitaksiaalinen kerros on erityinen yksikideohutkalvo, joka on kasvatettu kiekon pohjalta epitaksiaalisella prosessilla. Substraattikiekkoa ja epitaksiaalista ohutta kalvoa kutsutaan yhteisesti epitaksiaalisiksi kiekkoiksi. Heidän joukossaan onpiikarbidi epitaksiaalinenkerros kasvatetaan johtavan piikarbidisubstraatin päälle piikarbidin homogeenisen epitaksiaalisen kiekon saamiseksi, josta voidaan edelleen valmistaa teholaitteita, kuten Schottky-diodeja, MOSFET:itä ja IGBT:itä. Niistä laajimmin käytetty on 4H-SiC-substraatti.
Koska kaikki laitteet ovat pohjimmiltaan toteutettu epitaksia, laatuepitaksiasillä on suuri vaikutus laitteen suorituskykyyn, mutta epitaksin laatuun vaikuttaa kiteiden ja substraattien käsittely. Se on alan keskilenkissä ja sillä on erittäin tärkeä rooli alan kehityksessä.
Päämenetelmät piikarbidin epitaksiaalisten kerrosten valmistamiseksi ovat: haihdutuskasvatusmenetelmä; nestefaasiepitaksi (LPE); molekyylisuihkuepitaksi (MBE); kemiallinen höyrypinnoitus (CVD).
Niistä kemiallinen höyrypinnoitus (CVD) on suosituin 4H-SiC homoepitaksiaalinen menetelmä. 4-H-SiC-CVD-epitaksissa käytetään yleensä CVD-laitteita, jotka voivat varmistaa epitaksiaalikerroksen 4H-kiteisen SiC:n jatkumisen korkean kasvulämpötilan olosuhteissa.
CVD-laitteissa substraattia ei voi asettaa suoraan metallin päälle tai yksinkertaisesti sijoittaa alustalle epitaksiaalista kerrostusta varten, koska siihen vaikuttavat erilaiset tekijät, kuten kaasun virtauksen suunta (vaaka, pystysuora), lämpötila, paine, kiinnitys ja putoavat epäpuhtaudet. Siksi tarvitaan pohja, jonka jälkeen substraatti asetetaan levylle, ja sitten substraatille suoritetaan epitaksiaalinen kerrostus CVD-tekniikalla. Tämä pohja on SiC-pinnoitettu grafiittipohja.
Ydinkomponenttina grafiittipohjalla on korkea ominaislujuus ja ominaismoduuli, hyvä lämpöiskunkestävyys ja korroosionkestävyys, mutta tuotantoprosessin aikana grafiitti syöpyy ja jauhetaan syövyttävien kaasujen ja metalliorgaanisen jäännöksen vuoksi. ja grafiittipohjan käyttöikä lyhenee huomattavasti.
Samaan aikaan pudonnut grafiittijauhe saastuttaa sirun. Piikarbidiepitaksiaalisten kiekkojen tuotantoprosessissa on vaikea täyttää ihmisten yhä tiukentuvia vaatimuksia grafiittimateriaalien käytölle, mikä rajoittaa vakavasti sen kehitystä ja käytännön soveltamista. Siksi pinnoitustekniikka alkoi nousta.
2. EdutSiC pinnoite
Pinnoitteen fysikaalisilla ja kemiallisilla ominaisuuksilla on tiukat vaatimukset korkeiden lämpötilojen kestävyydelle ja korroosionkestävyydelle, jotka vaikuttavat suoraan tuotteen saantoon ja käyttöikään. SiC-materiaalilla on korkea lujuus, korkea kovuus, alhainen lämpölaajenemiskerroin ja hyvä lämmönjohtavuus. Se on tärkeä korkean lämpötilan rakennemateriaali ja korkean lämpötilan puolijohdemateriaali. Sitä käytetään grafiittipohjaan. Sen edut ovat:
-SiC on korroosionkestävä ja voi täysin kääriä grafiittipohjan, ja sillä on hyvä tiheys, jotta vältytään syövyttävältä kaasulta.
-SiC:llä on korkea lämmönjohtavuus ja korkea sidoslujuus grafiittipohjan kanssa, mikä varmistaa, että pinnoite ei ole helppo pudota pois useiden korkean ja matalan lämpötilan jaksojen jälkeen.
-SiC:llä on hyvä kemiallinen stabiilisuus, joka estää pinnoitetta rikkoutumasta korkeassa lämpötilassa ja syövyttävässä ympäristössä.
Lisäksi eri materiaaleista valmistetut epitaksiuunit vaativat grafiittialustat, joissa on erilaiset suorituskykyindikaattorit. Grafiittimateriaalien lämpölaajenemiskertoimen sovittaminen edellyttää sopeutumista epitaksiaalisen uunin kasvulämpötilaan. Esimerkiksi piikarbidin epitaksiaalisen kasvun lämpötila on korkea, ja vaaditaan alusta, jolla on korkea lämpölaajenemiskerroinsovitus. SiC:n lämpölaajenemiskerroin on hyvin lähellä grafiitin lämpölaajenemiskerrointa, joten se soveltuu ensisijaiseksi materiaaliksi grafiittipohjan pintakäsittelyyn.
SiC-materiaaleilla on erilaisia kidemuotoja, ja yleisimmät ovat 3C, 4H ja 6H. SiC:n eri kidemuodoilla on erilaisia käyttötarkoituksia. Esimerkiksi 4H-SiC:tä voidaan käyttää suuritehoisten laitteiden valmistukseen; 6H-SiC on stabiilin ja sitä voidaan käyttää optoelektronisten laitteiden valmistukseen; 3C-SiC:tä voidaan käyttää GaN-epitaksiaalisten kerrosten ja SiC-GaN-RF-laitteiden valmistukseen, koska se on samanlainen kuin GaN. 3C-SiC:tä kutsutaan yleisesti myös β-SiC:ksi. β-SiC:n tärkeä käyttökohde on ohuena kalvona ja pinnoitemateriaalina. Siksi β-SiC on tällä hetkellä päällystysmateriaali.
SiC-pinnoitteita käytetään yleisesti puolijohteiden valmistuksessa. Niitä käytetään pääasiassa substraateissa, epitaksissa, hapetusdiffuusiossa, syövytyksessä ja ioni-istutuksissa. Pinnoitteen fysikaalisilla ja kemiallisilla ominaisuuksilla on tiukat vaatimukset korkeiden lämpötilojen kestävyydelle ja korroosionkestävyydelle, jotka vaikuttavat suoraan tuotteen saantoon ja käyttöikään. Siksi piikarbidipinnoitteen valmistus on kriittistä.
Postitusaika: 24.6.2024