Miksi piikarbidipinnoite on keskeinen ydinmateriaali piikarbidin epitaksiaalisessa kasvussa?

CVD-laitteissa substraattia ei voi asettaa suoraan metallin päälle tai yksinkertaisesti alustalle epitaksiaalista kerrostusta varten, koska siihen vaikuttavat erilaiset tekijät, kuten kaasun virtaussuunta (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 onSiC-pinnoitettu grafiittipohja.

Ydinkomponenttina grafiittipohjalla on korkea ominaislujuus ja -moduuli, hyvä lämpöiskunkestävyys ja korroosionkestävyys, mutta tuotantoprosessin aikana grafiitti ruostuu ja jauhetaan jäännössyövyttävän kaasun ja metalliorgaanisen aineksen sekä palvelun vuoksi. grafiittipohjan käyttöikä lyhenee huomattavasti. Samaan aikaan pudonnut grafiittijauhe saastuttaa lastua. Tuotantoprosessissapiikarbidi-epitaksiaaliset kiekot, on vaikea täyttää ihmisten yhä tiukentuvia grafiittimateriaalien käyttövaatimuksia, mikä rajoittaa vakavasti sen kehitystä ja käytännön soveltamista. Siksi pinnoitustekniikka alkoi nousta.

SiC-pinnoitteen edut puolijohdeteollisuudessa

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:

1) SiC on korroosionkestävä ja voi peittää grafiittipohjan kokonaan. Sillä on hyvä tiheys ja se välttää syövyttävän kaasun aiheuttamat vauriot.

2) 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.

3) SiC:llä on hyvä kemiallinen stabiilisuus, jotta vältetään pinnoitteen vaurioituminen korkeassa lämpötilassa ja syövyttävässä ilmakehässä.

CVD SiC -pinnoitteen fysikaaliset perusominaisuudet

Lisäksi eri materiaaleista valmistetut epitaksiuunit vaativat grafiittialustat, joissa on erilaiset suorituskykyindikaattorit. Grafiittimateriaalien lämpölaajenemiskertoimen sovittaminen edellyttää sopeutumista epitaksiaalisen uunin kasvulämpötilaan. Esimerkiksi lämpötilapiikarbidin epitaksion korkea, ja tarvitaan alusta, jolla on korkea lämpölaajenemiskerroinsovitus. SiC:n lämpölaajenemiskerroin on hyvin lähellä grafiitin lämpölaajenemiskerrointa, joten se soveltuu ensisijaiseksi materiaaliksi grafiittipohjan pintapinnoitukseen.

SiC-materiaaleilla on erilaisia ​​kidemuotoja. Yleisimmät ovat 3C, 4H ja 6H. Eri kidemuotojen piikarbidilla 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.

β-SiC:n kemiallinen rakenne

Puolijohteiden valmistuksessa yleisenä kulutusaineena piikarbidipinnoitetta käytetään pääasiassa substraateissa, epitaksissa,hapettumisen diffuusio, etsaus ja ioni-istutus. 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.