CVD premaz od silicijum karbida-2

CVD premaz od silicijum karbida

1. Zašto postoji apremaz od silicijum karbida

Epitaksijalni sloj je specifičan monokristalni tanki film koji je nastao na bazi pločice epitaksijalnim postupkom. Podloga i epitaksijalni tanki film zajednički se nazivaju epitaksijalne pločice. Među njima,epitaksijalni silicijum karbidsloj se uzgaja na provodljivoj podlozi od silicijum karbida kako bi se dobila homogena epitaksijalna ploča od silicijum karbida, koja se dalje može izraditi u energetske uređaje kao što su Schottky diode, MOSFET-ovi i IGBT. Među njima se najviše koristi 4H-SiC supstrat.

Budući da su svi uređaji u osnovi realizovani na epitaksiji, kvaliteta odepitaksijaima veliki uticaj na performanse uređaja, ali na kvalitet epitaksije utiče obrada kristala i supstrata. Nalazi se u srednjoj karici industrije i igra vrlo kritičnu ulogu u razvoju industrije.

Glavne metode za pripremu epitaksijalnih slojeva silicijum karbida su: metoda rasta isparavanjem; epitaksija tečne faze (LPE); epitaksija molekularnim snopom (MBE); hemijsko taloženje pare (CVD).

Među njima, hemijsko taloženje pare (CVD) je najpopularnija 4H-SiC homoepitaksijalna metoda. 4-H-SiC-CVD epitaksija općenito koristi CVD opremu, koja može osigurati nastavak epitaksijalnog sloja 4H kristalnog SiC pod uvjetima visoke temperature rasta.

U CVD opremi, supstrat se ne može postaviti direktno na metal ili jednostavno postaviti na podlogu za epitaksijalno taloženje, jer uključuje različite faktore kao što su smjer strujanja plina (horizontalni, vertikalni), temperatura, pritisak, fiksacija i padajuće zagađivače. Stoga je potrebna baza, a zatim se supstrat postavlja na disk, a zatim se na podlogu vrši epitaksijalno nanošenje CVD tehnologijom. Ova baza je grafitna baza obložena SiC.

Kao osnovna komponenta, grafitna baza ima karakteristike visoke specifične čvrstoće i specifičnog modula, dobre otpornosti na termički udar i otpornosti na koroziju, ali će tokom proizvodnog procesa grafit biti korodiran i praškast zbog ostatka korozivnih plinova i metalnih organskih tvari. materije, a životni vek grafitne baze će se znatno smanjiti.

Istovremeno, pali grafitni prah će zagaditi čip. U procesu proizvodnje epitaksijalnih pločica od silicijum karbida, teško je ispuniti sve strože zahteve ljudi za korišćenje grafitnih materijala, što ozbiljno ograničava njihov razvoj i praktičnu primenu. Stoga je tehnologija premaza počela rasti.

2. PrednostiSiC premaz

Fizička i hemijska svojstva premaza imaju stroge zahtjeve za otpornost na visoke temperature i otpornost na koroziju, što direktno utiče na prinos i vijek trajanja proizvoda. SiC materijal ima visoku čvrstoću, visoku tvrdoću, nizak koeficijent toplinskog širenja i dobru toplinsku provodljivost. Važan je visokotemperaturni strukturni materijal i visokotemperaturni poluvodički materijal. Nanosi se na grafitnu podlogu. Njegove prednosti su:

-SiC je otporan na koroziju i može u potpunosti obaviti grafitnu bazu i ima dobru gustoću kako bi se izbjegla oštećenja korozivnim plinom.

-SiC ima visoku toplotnu provodljivost i veliku čvrstoću vezivanja sa grafitnom bazom, osiguravajući da premaz nije lako otpasti nakon više ciklusa na visokim i niskim temperaturama.

-SiC ima dobru kemijsku stabilnost kako bi spriječio da premaz propadne u visokoj temperaturi i korozivnoj atmosferi.

Osim toga, epitaksijalne peći od različitih materijala zahtijevaju grafitne tacne s različitim pokazateljima učinka. Usklađivanje koeficijenta toplinske ekspanzije grafitnih materijala zahtijeva prilagođavanje temperaturi rasta epitaksijalne peći. Na primjer, temperatura epitaksijalnog rasta silicijum karbida je visoka i potrebna je ladica s visokim koeficijentom toplinskog širenja. Koeficijent toplinske ekspanzije SiC-a je vrlo blizak koeficijentu grafita, što ga čini pogodnim kao poželjnim materijalom za površinski premaz grafitne baze.
SiC materijali imaju različite kristalne oblike, a najčešći su 3C, 4H i 6H. Različiti kristalni oblici SiC imaju različite namjene. Na primjer, 4H-SiC se može koristiti za proizvodnju uređaja velike snage; 6H-SiC je najstabilniji i može se koristiti za proizvodnju optoelektronskih uređaja; 3C-SiC se može koristiti za proizvodnju GaN epitaksijalnih slojeva i proizvodnju SiC-GaN RF uređaja zbog njegove strukture slične GaN. 3C-SiC se takođe obično naziva β-SiC. Važna upotreba β-SiC je kao tanki film i materijal za oblaganje. Stoga je β-SiC trenutno glavni materijal za premazivanje.
SiC premazi se obično koriste u proizvodnji poluvodiča. Uglavnom se koriste u supstratima, epitaksiji, oksidacijskoj difuziji, jetkanju i ionskoj implantaciji. Fizička i hemijska svojstva premaza imaju stroge zahtjeve za otpornost na visoke temperature i otpornost na koroziju, što direktno utiče na prinos i vijek trajanja proizvoda. Stoga je priprema SiC prevlake kritična.