1. Miks on aränikarbiidkate
Epitaksiaalne kiht on spetsiifiline ühekristalliline õhuke kile, mis on kasvatatud vahvli baasil epitaksiaalse protsessi käigus. Substraadi vahvlit ja epitaksiaalset õhukest kilet nimetatakse ühiselt epitaksiaalseteks vahvliteks. Nende hulgas onränikarbiidi epitaksiaalnekiht kasvatatakse juhtivale ränikarbiidist substraadile, et saada ränikarbiidist homogeenne epitaksiaalplaat, millest saab täiendavalt valmistada toiteseadmeid, nagu Schottky dioodid, MOSFET-id ja IGBT-d. Nende hulgas on kõige laialdasemalt kasutatav 4H-SiC substraat.
Kuna kõik seadmed on põhimõtteliselt teostatud epitakseerimisel, on kvaliteetepitaksiaomab suurt mõju seadme jõudlusele, kuid epitaksi kvaliteeti mõjutab kristallide ja substraatide töötlemine. See on tööstuse keskmises lülis ja mängib tööstuse arengus väga olulist rolli.
Peamised ränikarbiidi epitaksiaalsete kihtide valmistamise meetodid on: aurustamise kasvumeetod; vedelfaasi epitaksia (LPE); molekulaarkiire epitaksia (MBE); keemiline aurustamine-sadestamine (CVD).
Nende hulgas on keemiline aurustamine-sadestamine (CVD) kõige populaarsem 4H-SiC homoepitaksiaalne meetod. 4-H-SiC-CVD epitaksis kasutatakse üldiselt CVD-seadmeid, mis tagavad epitaksiaalse kihi 4H kristalli SiC jätkumise kõrge kasvutemperatuuri tingimustes.
CVD-seadmetes ei saa substraati asetada otse metallile ega asetada lihtsalt alusele epitaksiaalseks sadestamiseks, kuna see hõlmab mitmesuguseid tegureid, nagu gaasivoolu suund (horisontaalne, vertikaalne), temperatuur, rõhk, fikseerimine ja langevad saasteained. Seetõttu on vaja alust, seejärel asetatakse substraat kettale ja seejärel teostatakse substraadile epitaksiaalne sadestamine CVD-tehnoloogia abil. See alus on SiC-ga kaetud grafiitpõhi.
Põhikomponendina on grafiitalusel kõrge eritugevuse ja erimooduli omadused, hea soojuslöögikindlus ja korrosioonikindlus, kuid tootmisprotsessi käigus korrodeerub ja pulbristub grafiit söövitavate gaaside ja metalliorgaanilise aine jääkide tõttu. ja grafiitaluse kasutusiga lüheneb oluliselt.
Samal ajal reostab mahakukkunud grafiidipulber kiipi. Ränikarbiidist epitaksiaalplaatide tootmisprotsessis on raske täita inimeste järjest karmistavaid nõudeid grafiitmaterjalide kasutamisele, mis piirab tõsiselt selle arendamist ja praktilist rakendamist. Seetõttu hakkas katmistehnoloogia tõusma.
2. EelisedSiC kate
Katte füüsikalistele ja keemilistele omadustele on seatud ranged nõuded kõrge temperatuuri ja korrosioonikindluse osas, mis mõjutavad otseselt toote saagist ja eluiga. SiC materjalil on kõrge tugevus, kõrge kõvadus, madal soojuspaisumistegur ja hea soojusjuhtivus. See on oluline kõrge temperatuuriga konstruktsioonimaterjal ja kõrge temperatuuriga pooljuhtmaterjal. Seda rakendatakse grafiitalusele. Selle eelised on järgmised:
-SiC on korrosioonikindel ja suudab grafiitpõhja täielikult mähkida ning sellel on hea tihedus, et vältida söövitava gaasi tekitatud kahjustusi.
-SiC-l on kõrge soojusjuhtivus ja kõrge sidumistugevus grafiitpõhjaga, mis tagab, et katet pole pärast mitut kõrge temperatuuri ja madala temperatuuriga tsüklit lihtne maha kukkuda.
-SiC on hea keemilise stabiilsusega, et vältida katte lagunemist kõrgel temperatuuril ja söövitavas keskkonnas.
Lisaks vajavad erinevatest materjalidest epitaksiaalahjud erinevate jõudlusnäitajatega grafiidialuseid. Grafiitmaterjalide soojuspaisumisteguri sobitamine nõuab kohanemist epitaksiaalahju kasvutemperatuuriga. Näiteks ränikarbiidi epitaksiaalse kasvu temperatuur on kõrge ja vaja on kõrge soojuspaisumisteguriga sobivat alust. SiC soojuspaisumistegur on väga lähedane grafiidi omale, mistõttu sobib see eelistatud materjalina grafiitaluse pinnakatteks.
SiC materjalidel on mitmesuguseid kristallivorme ja kõige levinumad on 3C, 4H ja 6H. SiC erinevatel kristallvormidel on erinevad kasutusalad. Näiteks 4H-SiC-d saab kasutada suure võimsusega seadmete valmistamiseks; 6H-SiC on kõige stabiilsem ja seda saab kasutada optoelektrooniliste seadmete valmistamiseks; 3C-SiC-d saab kasutada GaN-i epitaksiaalsete kihtide tootmiseks ja SiC-GaN RF-seadmete tootmiseks, kuna see sarnaneb GaN-iga. 3C-SiC-d nimetatakse tavaliselt ka β-SiC-ks. β-SiC oluline kasutusala on õhukese kilena ja kattematerjalina. Seetõttu on β-SiC praegu peamine kattematerjal.
SiC katteid kasutatakse tavaliselt pooljuhtide tootmisel. Neid kasutatakse peamiselt substraatides, epitaksis, oksüdatsiooni difusioonis, söövitamisel ja ioonide implanteerimisel. Katte füüsikalistele ja keemilistele omadustele on kehtestatud ranged nõuded kõrge temperatuuri ja korrosioonikindluse suhtes, mis mõjutavad otseselt toote saagist ja eluiga. Seetõttu on SiC-katte ettevalmistamine kriitiline.
Postitusaeg: 24. juuni 2024