CVD სილიციუმის კარბიდის საფარი-2

CVD სილიციუმის კარბიდის საფარი

1. რატომ არის ასილიციუმის კარბიდის საფარი

ეპიტაქსიალური ფენა არის სპეციფიკური ერთკრისტალური თხელი ფილმი, რომელიც იზრდება ვაფლის საფუძველზე ეპიტაქსიური პროცესის დროს. სუბსტრატის ვაფლს და ეპიტაქსიალურ თხელ ფენას ერთობლივად უწოდებენ ეპიტაქსიალურ ვაფლებს. მათ შორის,სილიციუმის კარბიდი ეპიტაქსიალურიფენა იზრდება გამტარ სილიციუმის კარბიდის სუბსტრატზე, რათა მივიღოთ სილიციუმის კარბიდის ერთგვაროვანი ეპიტაქსიალური ვაფლი, რომელიც შემდგომში შეიძლება გადაკეთდეს ენერგეტიკულ მოწყობილობებად, როგორიცაა Schottky დიოდები, MOSFET და IGBT. მათ შორის ყველაზე ფართოდ გამოიყენება 4H-SiC სუბსტრატი.

ვინაიდან ყველა მოწყობილობა ძირითადად რეალიზებულია ეპიტაქსიაზე, ხარისხიეპიტაქსიადიდ გავლენას ახდენს მოწყობილობის მუშაობაზე, მაგრამ ეპიტაქსიის ხარისხზე გავლენას ახდენს კრისტალების და სუბსტრატების დამუშავება. ის არის ინდუსტრიის შუა რგოლში და ძალიან მნიშვნელოვან როლს თამაშობს ინდუსტრიის განვითარებაში.

სილიციუმის კარბიდის ეპიტაქსიალური ფენების მომზადების ძირითადი მეთოდებია: აორთქლების ზრდის მეთოდი; თხევადი ფაზის ეპიტაქსია (LPE); მოლეკულური სხივის ეპიტაქსია (MBE); ქიმიური ორთქლის დეპონირება (CVD).

მათ შორის ქიმიური ორთქლის დეპონირება (CVD) არის ყველაზე პოპულარული 4H-SiC ჰომეპიტაქსიური მეთოდი. 4-H-SiC-CVD ეპიტაქსია ზოგადად იყენებს CVD აღჭურვილობას, რომელსაც შეუძლია უზრუნველყოს ეპიტაქსიალური ფენის 4H კრისტალური SiC-ის გაგრძელება მაღალი ზრდის ტემპერატურის პირობებში.

CVD მოწყობილობებში სუბსტრატი არ შეიძლება განთავსდეს პირდაპირ ლითონზე ან უბრალოდ განთავსდეს ეპიტაქსიალური დეპონირების ბაზაზე, რადგან ის მოიცავს სხვადასხვა ფაქტორებს, როგორიცაა აირის ნაკადის მიმართულება (ჰორიზონტალური, ვერტიკალური), ტემპერატურა, წნევა, ფიქსაცია და დაცემის დამაბინძურებლები. ამიტომ საჭიროა ბაზა, შემდეგ კი სუბსტრატი მოთავსებულია დისკზე და შემდეგ კეთდება ეპიტაქსიალური დეპონირება სუბსტრატზე CVD ტექნოლოგიით. ეს ბაზა არის SiC დაფარული გრაფიტის ბაზა.

როგორც ძირითადი კომპონენტი, გრაფიტის ბაზას აქვს მაღალი სპეციფიკური სიმტკიცის და სპეციფიკური მოდულის მახასიათებლები, კარგი თერმული შოკის წინააღმდეგობა და კოროზიის წინააღმდეგობა, მაგრამ წარმოების პროცესში გრაფიტი კოროზიული გაზების და ლითონის ორგანული ნარჩენების გამო კოროზირდება და ფხვნილდება. მატერია, და გრაფიტის ბაზის მომსახურების ვადა მნიშვნელოვნად შემცირდება.

ამავდროულად, დაცემული გრაფიტის ფხვნილი აბინძურებს ჩიპს. სილიციუმის კარბიდის ეპიტაქსიალური ვაფლის წარმოების პროცესში ძნელია დააკმაყოფილოს ხალხის სულ უფრო მკაცრი მოთხოვნები გრაფიტის მასალების გამოყენებასთან დაკავშირებით, რაც სერიოზულად ზღუდავს მის განვითარებას და პრაქტიკულ გამოყენებას. ამიტომ, დაფარვის ტექნოლოგია დაიწყო ზრდა.

2. უპირატესობებიSiC საფარი

საფარის ფიზიკურ და ქიმიურ თვისებებს აქვს მკაცრი მოთხოვნები მაღალი ტემპერატურის წინააღმდეგობისა და კოროზიის წინააღმდეგობის მიმართ, რაც პირდაპირ გავლენას ახდენს პროდუქტის მოსავლიანობაზე და სიცოცხლეზე. SiC მასალას აქვს მაღალი სიმტკიცე, მაღალი სიმტკიცე, დაბალი თერმული გაფართოების კოეფიციენტი და კარგი თბოგამტარობა. ეს არის მნიშვნელოვანი მაღალი ტემპერატურის სტრუქტურული მასალა და მაღალი ტემპერატურის ნახევარგამტარული მასალა. იგი გამოიყენება გრაფიტის ბაზაზე. მისი უპირატესობებია:

-SiC არის კოროზიისადმი მდგრადი და შეუძლია სრულად შეფუთოს გრაფიტის ბაზა და აქვს კარგი სიმკვრივე კოროზიული გაზით დაზიანების თავიდან ასაცილებლად.

-SiC-ს აქვს მაღალი თერმული კონდუქტომეტრი და მაღალი შემაკავშირებელი ძალა გრაფიტის ფუძესთან, რაც უზრუნველყოფს, რომ საფარი ადვილად არ ჩამოვარდეს მრავალჯერადი მაღალი ტემპერატურის და დაბალი ტემპერატურის ციკლის შემდეგ.

-SiC-ს აქვს კარგი ქიმიური სტაბილურობა, რათა თავიდან აიცილოს საფარი მაღალი ტემპერატურისა და კოროზიულ ატმოსფეროში.

გარდა ამისა, სხვადასხვა მასალის ეპიტაქსიური ღუმელებისთვის საჭიროა გრაფიტის უჯრები სხვადასხვა შესრულების მაჩვენებლებით. გრაფიტის მასალების თერმული გაფართოების კოეფიციენტის შესატყვისი მოითხოვს ეპიტაქსიური ღუმელის ზრდის ტემპერატურის ადაპტაციას. მაგალითად, სილიციუმის კარბიდის ეპიტაქსიალური ზრდის ტემპერატურა მაღალია და საჭიროა უჯრა მაღალი თერმული გაფართოების კოეფიციენტის შესატყვისით. SiC-ის თერმული გაფართოების კოეფიციენტი ძალიან ახლოს არის გრაფიტის კოეფიციენტთან, რაც მას ანიჭებს უპირატეს მასალას გრაფიტის ბაზის ზედაპირის საფარისთვის.
SiC მასალებს აქვთ მრავალფეროვანი კრისტალური ფორმა და ყველაზე გავრცელებულია 3C, 4H და 6H. SiC-ის სხვადასხვა კრისტალურ ფორმებს განსხვავებული გამოყენება აქვთ. მაგალითად, 4H-SiC შეიძლება გამოყენებულ იქნას მაღალი სიმძლავრის მოწყობილობების დასამზადებლად; 6H-SiC არის ყველაზე სტაბილური და შეიძლება გამოყენებულ იქნას ოპტოელექტრონული მოწყობილობების დასამზადებლად; 3C-SiC შეიძლება გამოყენებულ იქნას GaN ეპიტაქსიალური ფენების დასამზადებლად და SiC-GaN RF მოწყობილობების დასამზადებლად GaN-ის მსგავსი სტრუქტურის გამო. 3C-SiC ასევე ხშირად მოიხსენიება როგორც β-SiC. β-SiC-ის მნიშვნელოვანი გამოყენებაა როგორც თხელი ფილმი და საფარი მასალა. ამიტომ, β-SiC ამჟამად არის ძირითადი მასალა საფარისთვის.
SiC საფარები ჩვეულებრივ გამოიყენება ნახევარგამტარების წარმოებაში. ისინი ძირითადად გამოიყენება სუბსტრატების, ეპიტაქსიის, ჟანგვის დიფუზიის, ოქროვისა და იონის იმპლანტაციის დროს. საფარის ფიზიკურ და ქიმიურ თვისებებს აქვს მკაცრი მოთხოვნები მაღალი ტემპერატურის წინააღმდეგობისა და კოროზიის წინააღმდეგობის შესახებ, რაც პირდაპირ გავლენას ახდენს პროდუქტის მოსავლიანობაზე და სიცოცხლეზე. ამიტომ, SiC საფარის მომზადება გადამწყვეტია.