CVD սիլիցիումի կարբիդի ծածկույթ-2

CVD սիլիցիումի կարբիդի ծածկույթ

1. Ինչու կա ասիլիցիումի կարբիդի ծածկույթ

Էպիտաքսիալ շերտը սպեցիֆիկ մեկ բյուրեղյա բարակ թաղանթ է, որը աճեցվում է վաֆլի հիման վրա էպիտաքսիալ պրոցեսի միջոցով: Ենթաշերտի վաֆլը և էպիտաքսիալ բարակ թաղանթը միասին կոչվում են էպիտաքսիալ վաֆլիներ: Նրանց թվում ենսիլիցիումի կարբիդ էպիտաքսիալշերտը աճեցվում է հաղորդիչ սիլիցիումի կարբիդի ենթաշերտի վրա, որպեսզի ստացվի սիլիցիումի կարբիդի միատարր էպիտաքսիալ վաֆլի, որը հետագայում կարող է վերածվել էլեկտրական սարքերի, ինչպիսիք են Schottky դիոդները, MOSFET-ները և IGBT-ները: Դրանցից առավել լայնորեն կիրառվում է 4H-SiC սուբստրատը։

Քանի որ բոլոր սարքերը հիմնականում իրականացվում են էպիտաքսիայի վրա, որակըէպատաքսիամեծ ազդեցություն ունի սարքի աշխատանքի վրա, սակայն էպիտաքսիայի որակի վրա ազդում է բյուրեղների և սուբստրատների մշակումը: Այն գտնվում է արդյունաբերության միջին օղակում և շատ կարևոր դեր է խաղում ոլորտի զարգացման գործում:

Սիլիցիումի կարբիդի էպիտաքսիալ շերտերի պատրաստման հիմնական մեթոդներն են՝ գոլորշիացման աճի մեթոդը; հեղուկ փուլային էպիտաքսիա (LPE); մոլեկուլային ճառագայթների էպիտաքսիա (MBE); քիմիական գոլորշիների նստեցում (CVD):

Դրանցից քիմիական գոլորշիների նստեցումը (CVD) 4H-SiC հոմոէպիտաքսիալ ամենահայտնի մեթոդն է: 4-H-SiC-CVD էպիտաքսիան սովորաբար օգտագործում է CVD սարքավորում, որը կարող է ապահովել էպիտաքսիալ շերտի 4H բյուրեղային SiC-ի շարունակականությունը բարձր աճի ջերմաստիճանի պայմաններում:

CVD սարքավորման դեպքում ենթաշերտը չի կարող ուղղակիորեն տեղադրվել մետաղի վրա կամ ուղղակի հիմքի վրա դնել էպիտաքսիալ նստեցման համար, քանի որ այն ներառում է տարբեր գործոններ, ինչպիսիք են գազի հոսքի ուղղությունը (հորիզոնական, ուղղահայաց), ջերմաստիճանը, ճնշումը, ամրագրումը և աղտոտող նյութերի անկումը: Ուստի անհրաժեշտ է հիմք, այնուհետև ենթաշերտը տեղադրվում է սկավառակի վրա, այնուհետև CVD տեխնոլոգիայի միջոցով ենթաշերտի վրա կատարվում է էպիտաքսիալ նստեցում։ Այս հիմքը SiC ծածկված գրաֆիտի հիմքն է:

Որպես հիմնական բաղադրիչ, գրաֆիտի հիմքն ունի բարձր հատուկ ուժի և հատուկ մոդուլի բնութագրեր, լավ ջերմային ցնցումների դիմադրություն և կոռոզիոն դիմադրություն, բայց արտադրության գործընթացում գրաֆիտը կոռոզիայից և փոշոտվելու է քայքայիչ գազերի և մետաղական օրգանական մնացորդի պատճառով: նյութը, և գրաֆիտային բազայի ծառայության ժամկետը զգալիորեն կնվազի:

Միևնույն ժամանակ, ընկած գրաֆիտի փոշին կաղտոտի չիպը: Սիլիցիումի կարբիդային էպիտաքսիալ վաֆլիների արտադրության գործընթացում դժվար է բավարարել գրաֆիտային նյութերի օգտագործման նկատմամբ մարդկանց գնալով ավելի խիստ պահանջները, ինչը լրջորեն սահմանափակում է դրա զարգացումը և գործնական կիրառումը: Հետեւաբար, ծածկույթի տեխնոլոգիան սկսեց բարձրանալ:

2. ԱռավելություններըSiC ծածկույթ

Ծածկույթի ֆիզիկական և քիմիական հատկությունները խիստ պահանջներ ունեն բարձր ջերմաստիճանի դիմադրության և կոռոզիոն դիմադրության համար, որոնք ուղղակիորեն ազդում են արտադրանքի բերքատվության և կյանքի վրա: SiC նյութն ունի բարձր ուժ, բարձր կարծրություն, ցածր ջերմային ընդարձակման գործակից և լավ ջերմային հաղորդունակություն: Դա կարևոր բարձր ջերմաստիճանի կառուցվածքային նյութ է և բարձր ջերմաստիճանի կիսահաղորդչային նյութ: Այն կիրառվում է գրաֆիտային հիմքի վրա: Դրա առավելություններն են.

-SiC-ը կոռոզիոն դիմացկուն է և կարող է ամբողջությամբ փաթաթել գրաֆիտի հիմքը և ունի լավ խտություն՝ քայքայիչ գազից խուսափելու համար:

-SiC-ն ունի բարձր ջերմային հաղորդունակություն և գրաֆիտի հիմքի հետ կապող բարձր ամրություն՝ ապահովելով, որ ծածկույթը հեշտ չընկնի բարձր ջերմաստիճանի և ցածր ջերմաստիճանի մի քանի ցիկլերից հետո:

-SiC-ն ունի լավ քիմիական կայունություն՝ բարձր ջերմաստիճանի և քայքայիչ մթնոլորտում ծածկույթի խափանումը կանխելու համար:

Բացի այդ, տարբեր նյութերի էպիտաքսիալ վառարանները պահանջում են գրաֆիտային սկուտեղներ տարբեր կատարողական ցուցանիշներով: Գրաֆիտային նյութերի ջերմային ընդարձակման գործակիցը համապատասխանում է էպիտաքսիալ վառարանի աճի ջերմաստիճանին: Օրինակ, սիլիցիումի կարբիդի էպիտաքսիալ աճի ջերմաստիճանը բարձր է, և պահանջվում է բարձր ջերմային ընդարձակման գործակցի համապատասխանող սկուտեղ: SiC-ի ջերմային ընդարձակման գործակիցը շատ մոտ է գրաֆիտին, ինչը այն դարձնում է գրաֆիտի հիմքի մակերեսային ծածկույթի նախընտրելի նյութ:
SiC նյութերը ունեն տարբեր բյուրեղային ձևեր, և ամենատարածվածներն են 3C, 4H և 6H: SiC-ի տարբեր բյուրեղային ձևեր ունեն տարբեր կիրառություններ: Օրինակ, 4H-SiC-ը կարող է օգտագործվել բարձր հզորությամբ սարքեր արտադրելու համար. 6H-SiC-ն ամենակայունն է և կարող է օգտագործվել օպտոէլեկտրոնային սարքերի արտադրության համար. 3C-SiC-ը կարող է օգտագործվել GaN էպիտաքսիալ շերտեր արտադրելու և SiC-GaN RF սարքեր արտադրելու համար, քանի որ իր կառուցվածքը նման է GaN-ին: 3C-SiC-ը սովորաբար կոչվում է նաև β-SiC: β-SiC-ի կարևոր օգտագործումը որպես բարակ թաղանթ և ծածկույթի նյութ է: Հետեւաբար, β-SiC-ը ներկայումս ծածկույթի հիմնական նյութն է:
SiC ծածկույթները սովորաբար օգտագործվում են կիսահաղորդիչների արտադրության մեջ: Դրանք հիմնականում օգտագործվում են սուբստրատների, էպիտաքսիայի, օքսիդացման դիֆուզիայի, փորագրման և իոնային իմպլանտացիայի մեջ։ Ծածկույթի ֆիզիկական և քիմիական հատկությունները խիստ պահանջներ ունեն բարձր ջերմաստիճանի դիմադրության և կոռոզիոն դիմադրության վերաբերյալ, որոնք ուղղակիորեն ազդում են արտադրանքի բերքատվության և կյանքի վրա: Հետևաբար, SiC ծածկույթի պատրաստումը շատ կարևոր է: