CVD-покрытие из карбида кремния
1. Почему существуетпокрытие из карбида кремния
Эпитаксиальный слой представляет собой специфическую тонкую монокристаллическую пленку, выращенную на основе пластины эпитаксиальным процессом. Пластина-подложка и тонкая эпитаксиальная пленка вместе называются эпитаксиальными пластинами. Среди нихэпитаксиальный из карбида кремнияСлой выращивается на проводящей подложке из карбида кремния для получения однородной эпитаксиальной пластины из карбида кремния, из которой в дальнейшем можно изготавливать силовые устройства, такие как диоды Шоттки, МОП-транзисторы и IGBT. Среди них наиболее широко используется подложка 4H-SiC.
Поскольку все устройства в основном реализованы на эпитаксии, качествоэпитаксияоказывает большое влияние на производительность устройства, однако на качество эпитаксии влияет обработка кристаллов и подложек. Он находится в среднем звене отрасли и играет очень важную роль в ее развитии.
Основными методами получения эпитаксиальных слоев карбида кремния являются: метод испарительного выращивания; жидкофазная эпитаксия (ЖФЭ); молекулярно-лучевая эпитаксия (МЛЭ); химическое осаждение из паровой фазы (CVD).
Среди них химическое осаждение из паровой фазы (CVD) является наиболее популярным методом гомоэпитаксиальной обработки 4H-SiC. Для эпитаксии 4-H-SiC-CVD обычно используется оборудование CVD, которое может обеспечить сохранение эпитаксиального слоя 4H кристалла SiC в условиях высокой температуры роста.
В CVD-оборудовании подложку нельзя разместить непосредственно на металле или просто разместить на основе для эпитаксиального осаждения, поскольку на это влияют различные факторы, такие как направление потока газа (горизонтальное, вертикальное), температура, давление, фиксация и попадание загрязняющих веществ. Поэтому нужна база, затем на диск помещается подложка, а затем на подложку производится эпитаксиальное осаждение с помощью технологии CVD. Эта основа представляет собой графитовую основу с покрытием SiC.
В качестве основного компонента графитовая основа обладает характеристиками высокой удельной прочности и удельного модуля, хорошей термостойкостью и коррозионной стойкостью, но в процессе производства графит подвергается коррозии и превращается в порошок из-за остатков агрессивных газов и металлических органических соединений. Материя, и срок службы графитовой основы значительно сократится.
В то же время выпавший графитовый порошок будет загрязнять чип. В процессе производства эпитаксиальных пластин карбида кремния трудно удовлетворить все более строгие требования людей к использованию графитовых материалов, что серьезно ограничивает его развитие и практическое применение. Поэтому технология нанесения покрытий начала развиваться.
2. ПреимуществаSiC-покрытие
К физико-химическим свойствам покрытия предъявляются строгие требования по стойкости к высоким температурам и коррозии, что напрямую влияет на выход продукции и срок службы изделия. Материал SiC обладает высокой прочностью, высокой твердостью, низким коэффициентом теплового расширения и хорошей теплопроводностью. Это важный высокотемпературный конструкционный материал и высокотемпературный полупроводниковый материал. Наносится на графитовую основу. Его преимущества:
-SiC устойчив к коррозии и может полностью обернуть графитовую основу, а также имеет хорошую плотность, чтобы избежать повреждения коррозионным газом.
-SiC обладает высокой теплопроводностью и высокой прочностью сцепления с графитовой основой, что гарантирует, что покрытие не отпадет после нескольких циклов высокой и низкой температуры.
-SiC обладает хорошей химической стабильностью, что предотвращает разрушение покрытия в высокотемпературной и агрессивной атмосфере.
Кроме того, для эпитаксиальных печей из разных материалов требуются графитовые лотки с разными эксплуатационными показателями. Согласование коэффициента теплового расширения графитовых материалов требует адаптации к температуре роста эпитаксиальной печи. Например, температура эпитаксиального роста карбида кремния высока, и требуется лоток с высоким коэффициентом теплового расширения. Коэффициент теплового расширения SiC очень близок к коэффициенту теплового расширения графита, что делает его предпочтительным материалом для поверхностного покрытия графитовой основы.
Материалы SiC имеют множество кристаллических форм, наиболее распространенными из них являются 3C, 4H и 6H. Различные кристаллические формы SiC имеют разное применение. Например, 4H-SiC можно использовать для изготовления мощных устройств; 6H-SiC наиболее стабилен и может использоваться для изготовления оптоэлектронных устройств; 3C-SiC можно использовать для создания эпитаксиальных слоев GaN и изготовления радиочастотных устройств SiC-GaN из-за его структуры, схожей с GaN. 3C-SiC также обычно называют β-SiC. Важным применением β-SiC является изготовление тонких пленок и покрытий. Поэтому β-SiC в настоящее время является основным материалом для покрытия.
Покрытия SiC обычно используются в производстве полупроводников. В основном они используются в подложках, эпитаксии, окислительной диффузии, травлении и ионной имплантации. К физико-химическим свойствам покрытия предъявляются строгие требования по жаростойкости и коррозионной стойкости, что напрямую влияет на выход продукции и срок службы изделия. Поэтому подготовка покрытия SiC имеет решающее значение.
Время публикации: 24 июня 2024 г.