Sic-қапталған графитті сезімталдық дегеніміз не?

Сурет 1.Sикалық қапталған графитті сезімтатушы

1. Эпитаксиалды қабат және оның жабдықтары

Вафли өндіріс процесінде біз құрылғыларды өндіруді жеңілдету үшін кейбір вафли субстраттарында эпитаксиальды қабат салуымыз керек. Эпитаксиді кесіп, тегістеу, тегістеу және жылтырату арқылы мұқият өңделген жалғыз кристаллдың жаңа кристалын өсіру процесіне жатады. Жаңа жалғыз кристалл субстрат немесе басқа материал сияқты материал бола алады (гомоепитаксиалды немесе гетероепитаксиалды). Жаңа кристалды қабат субстрат кристалды фазасы бойымен өседі, ол эпитаксиальды қабат деп аталады, ал құрылғыны өндірісі эпитаксиальды қабатта жүзеге асырылады. 

Мысалы, аГаас эпитаксиалҚабат жарықдиодты шамдар үшін кремний субстратына дайындалады; аSIC EpitaxialҚабат SBD, MOFFET және электр энергиясын қосымшалардағы басқа құрылғылар салу үшін өткізгіш SIC субстратында өсіріледі; Ган эпитаксиальды қабаты жартылай оқшаулағыш ӘК субстратына, мысалы, коммуникациялар сияқты радио жиіліктегі қосымшалардағы шығарылымдардан әрі қарай шығарылатын құрылғыларға салынған. SIC Epitaxial материалдарының қалыңдығы және фондық тасымалдаушының концентрациясы сияқты параметрлер SIC құрылғыларының әртүрлі электрлік қасиеттерін тікелей анықтайды. Бұл процесте біз химиялық бумен тұндыру (CVD) жабдықсыз жасай алмаймыз.

2-сурет. Эпитаксиальды фильмдердің өсу режимдері

2. ТЖМ жабдықтарындағы SIC қапталған графитті сезімталдықтың маңызы

CVD жабдықтарында біз субстратқа тікелей металлға немесе жай эпитаксиалды тұндыру үшін негізде, өйткені ол газ ағынының бағыты (көлденең, тік), температура, қысым, бекіту және ластаушы заттар сияқты көптеген факторларды қамтиды. Сондықтан біз сезімталды қолдануымыз керек (вафли Тасымалдаушы) субстрат науаға қойып, оны эпитаксиалды тұндыру үшін CVD технологиясын қолданыңыз. Бұл сезімталдық - бұл SIC жабылған графитті сезімталды (сонымен қатар науа деп те).

2.1 MOCVD жабдықтарында SIC қапталған графитті сезімталдық

SIC жабылған графиттері эксклюзивті Сусептурасы негізгі рөл атқарадыМеталл Органикалық химиялық будың тұндыруы (MOCVD) жабдықБір кристалды субстраттарды қолдау және қыздыру. Жылу тұрақтылығы және осы сезімталның жылу біркелкілігі эпитаксиальды материалдардың сапасы үшін өте маңызды, сондықтан ол MOCVD жабдықтарындағы ажырамас негізгі компонент ретінде қарастырылады. Көк жарықдиодтардағы ган жұқа қабықтарының эпитаксиалды өсуінде металл органикалық бумалық бумалық (MOCVD) технологиясы кеңінен қолданылады, өйткені ол қарапайым жұмыстың, бақыланбайтын өсу қарқынының және жоғары тазалыққа ие.

MOCVD жабдықтарындағы негізгі компоненттердің бірі ретінде Ветек жартылай өткізгіш графигін графитті сорғыштардың біркелкілігіне және тазалығына тікелей әсер етеді, бұл жұқа пленкалық материалдардың біркелкілігі мен тазалығына тікелей әсер етеді және осылайша эпитаксиальды вафлидің сапасына байланысты. Пайдалану саны көбейіп, жұмыс ортасы өзгереді, ал жұмыс ортасы өзгереді, графиттерді қолданушы киюге бейім, сондықтан олар тұтынылатын ретінде жіктеледі.

2.2. SIC жабылған графитті сезімталдық сипаттамасы

MOCVD жабдықтарының қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін графиттерге қажетті жабынға келесі стандарттарға сәйкес келетін нақты сипаттамалар болуы керек:

✔ Жақсы қамту: SIC жабыны коррозиялық газ ортасында зақымданудың алдын алу үшін сезімталды және тығыздығы жоғары болуы керек.

✔ Жоғары байланыс күші: Қаптау сезімталға берік байланыстыру керек және жоғары температуралы және төмен температуралық циклдардан кейін құлап кету оңай емес.

✔ жақсы химиялық тұрақтылық: Қаптау жоғары температура мен коррозиялық атмосферада сәтсіздікке жол бермеу үшін жақсы химиялық тұрақтылық болуы керек.

2.3 Графит пен кремний карбид материалдарының сәйкестігі мен қиындықтары

Кремний карбиді (SIC) ган эпитаксиальды атмосферада, коррозияға төзімділік, жоғары жылу өткізгіштік, жылу соққыларымен және жақсы химиялық тұрақтылық сияқты артықшылықтарға байланысты жақсы өнер көрсетеді. Оның жылу кеңею коэффициенті графитке ұқсас, оны графикалық сезімтал жабындарға арналған артықшылықты материал жасайды.

Алайда,графигіжінекремний карбидіЕкі түрлі материалдар бар, ал әлі де жабынға қызмет көрсетудің қысқа қызмет етуі оңай, ал әр түрлі жылу кеңею коэффициенттеріне байланысты шығындарды арттырады. 

3. SIC жабыны технологиясы

3.1. SIC-тің жалпы түрлері

Қазіргі уақытта SIC-тің ортақ түрлеріне 3C, 4H және 6H, ал әр түрлі SIC түрлері әртүрлі мақсаттарға жарамды. Мысалы, 4H-SIC жоғары қуатты құрылғыларды өндіруге жарамды, 6h-SIC салыстырмалы түрде тұрақты және оны оптоэлектрондық құрылғылар үшін қолдануға болады, ал 3C-SIC ган эпитаксиалды қабаттарын дайындауға және оның құрамына ұқсас құрылымына байланысты SIC-GAN RF құрылғыларын шығаруға болады. 3C-SIC сонымен қатар әдетте β-SIC деп аталады, ол негізінен жұқа қабықшалар мен жабындар үшін қолданылады. Сондықтан, β-SIC қазіргі уақытта жабындарға арналған негізгі материалдардың бірі болып табылады.

3.2.Кремний карбид жабыныДайындық әдісі

Кремний карбидінің жабындарын, соның ішінде гель-SOL әдісін, бүрку әдісін, ион сәулесін бүрку әдісін, химиялық будың реакция әдісін (CVR) және химиялық будың тұндыру әдісі (CVD) дайындаудың көптеген нұсқалары бар. Олардың ішінде химиялық будың тұндыру әдісі (CVD) қазіргі уақытта SIC жабындарын дайындаудың негізгі технологиясы болып табылады. Бұл әдіс SIC жабындыларын газ фазалық реакциясы арқылы, ол жабын мен субстрат арасындағы тығыз байланыстырудың артықшылығы бар, субстрат материалының тотығу және тотығуларға төзімділігін арттырады.

Графит субстратын ендіретін субстратты ендіретін субстрат әдісі, оны ендіруге арналған субстрат және оны инертті атмосфераның астында бір-бірімен жуып, субстраттың бетіне ендіреді, ол ендіру әдісі деп аталады. Бұл әдіс қарапайым болса да, жабыны субстратқа мықтап жабылады, бірақ қалыңдығы дирекциядағы жабынның біркелкілігі нашар, ал тесіктер тотығу кедергісін азайтады.

✔ бүрку әдісіГрафит субстратының бетіне сұйық шикізат бүркуді, содан кейін шикізатты жабынды қалыптастыру үшін белгілі бір температурада бекіту кіреді. Бұл әдіс арзан болғанымен, жабыны төмен болса да, жабыны субстратқа әлсіз болса да, жабыны біркелкілік, жұқа қалыңдығы және тотығу кедергісі нашар, және әдетте қосымша емдеуді қажет етеді.

✔ Ионды сәулелік бүрку технологиясыМылжың немесе жартылай балқытылған материалдарды графит субстрат бетіне шашырататын иондық сәулелік зеңбірек қолданады, содан кейін жабынды түзетеді және байланыстырады. Операция қарапайым болса да, салыстырмалы тығыз кремний карбид жабыны тудыруы мүмкін, бірақ жабынды сындыру оңай және тотығу кедергісі нашар. Ол әдетте сапалы SIC композициялық жабындарын дайындау үшін қолданылады.

✔ Соль-Гель әдісі, бұл әдіс субстраттың бетіне жағып, кебу және жабын қалыптастыру үшін біркелкі және мөлдір ерітіндіні дайындауды қамтиды. Операция қарапайым және шығындар аз болса да, дайындалған жабынның жылу соққыларына төзімділігі төмен және сынуға бейім, сондықтан оны қолдану шектеулі.

✔ Химиялық бу реакциясы технологиясы (CVR): CVR SiO бу шығару үшін SI және SiO2 ұнтағын пайдаланады және көміртегі материалдары субстрат бетіне химиялық реакция арқылы SIC жабынын қалыптастырады. Қатты жабын дайындауға болатынына қарамастан, жоғарырақ реакция температурасы қажет және шығындар жоғары.

✔ Химиялық будың тұнбасы (CVD): CVD қазіргі уақытта SIC жабындыларын дайындаудың ең көп қолданылатын технологиясы, ал SIC жабындары субстраттың бетіне газ фазасы реакцияларымен қалыптасады. Осы әдіс бойынша дайындалған жабын субстратқа жақын орналасқан, ол субстраттың тотығуға төзімділігі мен абляцияға төзімділігін жақсартады, бірақ ұзаққа созылған уақытты қажет етеді, ал реакция газы улы болуы мүмкін.

Сурет 3. Кірісу диаграммасы

4. Нарық жарысы жәнеОл жартылай өткізгішТехнологиялық инновация

SIC жабылған графитті субстрат нарығында шетелдік өндірушілер басталды, нақты алдыңғы артықшылықтары мен нарықтағы жоғары үлестермен басталды. Халықаралық, Xycard Нидерландтардағы, Германиядағы SGL, Жапониядағы Тойо Тансо, және Америка Құрама Штаттарындағы ММК негізгі жеткізушілер болып табылады және олар негізінен халықаралық нарыққа монополияға ұшырайды. Алайда, Қытай қазір графит субстраттарының бетіне біркелкі өсіп келе жатқан СИ жабындарының негізгі технологиясы арқылы сынған және оның сапасы отандық және шетелдік клиенттермен расталған. Сонымен бірге, бұл сонымен қатар, бұл белгілі бір бәсекеге қабілетті артықшылықтарға ие, бұл MOCVD жабдықтарының SIC қапталған графит субстраларын қолдануға арналған талаптарға жауап бере алады. 

Ветек жартылай өткізгіш ғылыми зерттеулермен және дамумен айналысадыSic жабындары20 жылдан астам уақыт бойы. Сондықтан біз SGL ретінде бірдей буферлік қабат технологиясын іске қостық. Арнайы өңдеу технологиясы арқылы графит пен кремний карбидінің арасында сервис қабатын екі еседен астам арттыру үшін көбейтуге болады.