CVD покритие от силициев карбид-2

CVD покритие от силициев карбид

1. Защо има aпокритие от силициев карбид

Епитаксиалният слой е специфичен монокристален тънък филм, отгледан на основата на пластината чрез епитаксиален процес. Субстратната пластина и епитаксиалният тънък филм се наричат ​​общо епитаксиални пластини. Сред тях,силициев карбид епитаксиаленслой се отглежда върху проводящия субстрат от силициев карбид, за да се получи хомогенна епитаксиална пластина от силициев карбид, която може допълнително да бъде направена в захранващи устройства като диоди на Шотки, MOSFET и IGBT. Сред тях най-широко използваният е субстратът 4H-SiC.

Тъй като всички устройства са основно реализирани на епитаксия, качеството наепитаксияима голямо влияние върху производителността на устройството, но качеството на епитаксията се влияе от обработката на кристали и субстрати. Той е в средната връзка на индустрията и играе много критична роля в развитието на индустрията.

Основните методи за получаване на епитаксиални слоеве от силициев карбид са: метод на растеж чрез изпаряване; епитаксия в течна фаза (LPE); молекулярно-лъчева епитаксия (MBE); химическо отлагане на пари (CVD).

Сред тях, химическото отлагане на пари (CVD) е най-популярният 4H-SiC хомоепитаксиален метод. 4-H-SiC-CVD епитаксията обикновено използва CVD оборудване, което може да осигури продължаването на епитаксиалния слой 4H кристал SiC при условия на висока температура на растеж.

При CVD оборудването субстратът не може да бъде поставен директно върху метала или просто поставен върху основа за епитаксиално отлагане, тъй като включва различни фактори като посока на газовия поток (хоризонтална, вертикална), температура, налягане, фиксиране и падащи замърсители. Следователно е необходима основа, след което субстратът се поставя върху диска и след това се извършва епитаксиално отлагане върху субстрата с помощта на CVD технология. Тази основа е графитна основа с SiC покритие.

Като основен компонент, графитната основа има характеристиките на висока специфична якост и специфичен модул, добра устойчивост на термичен шок и устойчивост на корозия, но по време на производствения процес графитът ще бъде корозирал и прахообразен поради остатъка от корозивни газове и органични метали материя и експлоатационният живот на графитната основа ще бъде значително намален.

В същото време падналият графитен прах ще замърси чипа. В процеса на производство на епитаксиални пластини от силициев карбид е трудно да се изпълнят все по-строгите изисквания на хората за използването на графитни материали, което сериозно ограничава неговото развитие и практическо приложение. Поради това технологията за покритие започна да се издига.

2. Предимства наSiC покритие

Физичните и химичните свойства на покритието имат строги изисквания за устойчивост на висока температура и устойчивост на корозия, които пряко влияят върху добива и живота на продукта. SiC материалът има висока якост, висока твърдост, нисък коефициент на топлинно разширение и добра топлопроводимост. Това е важен високотемпературен структурен материал и високотемпературен полупроводников материал. Нанася се върху графитна основа. Предимствата му са:

-SiC е устойчив на корозия и може напълно да обвие графитната основа и има добра плътност, за да се избегне повреда от корозивния газ.

-SiC има висока топлопроводимост и висока якост на свързване с графитната основа, което гарантира, че покритието не пада лесно след множество цикли на висока и ниска температура.

-SiC има добра химическа стабилност, за да предотврати разпадането на покритието при висока температура и корозивна атмосфера.

В допълнение, епитаксиалните пещи от различни материали изискват графитни тарелки с различни показатели за ефективност. Съвпадението на коефициента на термично разширение на графитните материали изисква адаптиране към температурата на растеж на епитаксиалната пещ. Например, температурата на епитаксиалния растеж на силициевия карбид е висока и е необходима тава с висок коефициент на топлинно разширение. Коефициентът на топлинно разширение на SiC е много близък до този на графита, което го прави подходящ като предпочитан материал за повърхностно покритие на графитната основа.
SiC материалите имат различни кристални форми, като най-често срещаните са 3C, 4H и 6H. Различните кристални форми на SiC имат различни приложения. Например 4H-SiC може да се използва за производство на устройства с висока мощност; 6H-SiC е най-стабилен и може да се използва за производство на оптоелектронни устройства; 3C-SiC може да се използва за производство на GaN епитаксиални слоеве и производство на SiC-GaN радиочестотни устройства поради сходната му структура с GaN. 3C-SiC също често се нарича β-SiC. Важна употреба на β-SiC е като тънък филм и материал за покритие. Следователно β-SiC в момента е основният материал за покритие.
SiC покритията обикновено се използват в производството на полупроводници. Те се използват главно в субстрати, епитаксия, окислителна дифузия, ецване и йонна имплантация. Физическите и химичните свойства на покритието имат строги изисквания за устойчивост на висока температура и устойчивост на корозия, които пряко влияят върху добива и живота на продукта. Следователно подготовката на SiC покритие е критична.