Што е SiC-обложен графит сензор?

Слика 1.SiC-обложен графитен сенсектор

1. Епитаксијален слој и неговата опрема

За време на процесот на производство на нафора, треба дополнително да изградиме епитаксијален слој на некои подлоги од обланда за да го олесниме производството на уреди. Епитаксијата се однесува на процес на одгледување на нов единечен кристал на една кристална подлога која е внимателно обработена со сечење, мелење и полирање. Новиот еднокристал може да биде ист материјал како подлогата или различен материјал (хомоепитаксијален или хетероепитаксијален). Бидејќи новиот еднокристален слој расте долж кристалната фаза на подлогата, тој се нарекува епитаксијален слој, а производството на уредот се врши на епитаксијалниот слој. 

На пример, аGaAs епитаксијаленслој се подготвува на силиконска подлога за LED уреди што емитуваат светлина; аSiC епитаксијаленслојот се одгледува на проводен SiC подлога за изградба на SBD, MOSFET и други уреди во напојување; GaN епитаксијален слој е изграден на полуизолациона SiC подлога за понатамошно производство на уреди како што е HEMT во апликации за радио фреквенција како што се комуникациите. Параметрите како што се дебелината на епитаксијалните материјали на SiC и концентрацијата на носителот во позадина директно ги одредуваат различните електрични својства на уредите со SiC. Во овој процес, не можеме без опрема за депонирање на хемиска пареа (CVD).

Слика 2. Режими на раст на епитаксијален филм

2. Важноста на сензорот за графит обложен со SiC во опремата за CVD

Во CVD опремата, не можеме да ја поставиме подлогата директно на метал или едноставно на основа за епитаксијално таложење, бидејќи вклучува многу фактори како што се насоката на протокот на гас (хоризонтална, вертикална), температура, притисок, фиксација и загадувачи. Затоа, треба да користиме сусцептор(носач на нафора) да ја поставите подлогата на послужавник и да ја користите CVD технологијата за да извршите епиаксијално таложење на неа. Овој сензор е сензор за графит обложен со SiC (исто така наречен послужавник).

2.1 Примена на сензор за графит обложен со SiC во опремата MOCVD

Графитниот сензор обложен со SiC игра клучна улога воопрема за таложење на пареа со органски хемиски пареа (MOCVD).за поддршка и загревање на еднокристалните подлоги. Термичката стабилност и топлинската униформност на овој чувствител се клучни за квалитетот на епитаксијалните материјали, па затоа се смета за неопходна основна компонента во опремата MOCVD. Технологијата за таложење на метална органска хемиска пареа (MOCVD) моментално е широко користена во епитаксијалниот раст на тенките филмови GaN кај сините LED диоди бидејќи ги има предностите на едноставна работа, контролирана стапка на раст и висока чистота.

Како една од основните компоненти во опремата MOCVD, полупроводничкиот графит сензор Vetek е одговорен за поддршка и загревање на еднокристалните подлоги, што директно влијае на униформноста и чистотата на материјалите со тенок филм, а со тоа е поврзано и со квалитетот на подготовката на епитаксијалните наполитанки. Како што се зголемува бројот на употреби и се менува работната средина, графитниот сензор е склон на абење и затоа е класифициран како потрошен материјал.

2.2. Карактеристики на SIC обложен графит сензор

За да се задоволат потребите на опремата MOCVD, облогата потребна за сензорот за графит мора да има специфични карактеристики за да ги исполни следните стандарди:

✔  Добра покриеност: Облогата на SiC мора целосно да го покрие сензорот и да има висок степен на густина за да спречи оштетување во средина со корозивен гас.

✔  Висока цврстина на врзување: Облогата треба да биде цврсто врзана за суцепторот и да не падне лесно по повеќекратни циклуси на висока и ниска температура.

✔  Добра хемиска стабилност: Облогата мора да има добра хемиска стабилност за да се избегне дефект во високи температури и корозивни атмосфери.

2.3 Тешкотии и предизвици во усогласувањето на материјалите од графит и силициум карбид

Силиконскиот карбид (SiC) има добри перформанси во епитаксијални атмосфери GaN поради неговите предности како што се отпорност на корозија, висока топлинска спроводливост, отпорност на термички шок и добра хемиска стабилност. Неговиот коефициент на термичка експанзија е сличен на оној на графитот, што го прави претпочитан материјал за облоги на графитни чувствителни облоги.

Сепак, на крајот на краиштата,графитисилициум карбидсе два различни материјали и сè уште ќе има ситуации кога облогата има краток век на траење, лесно се паѓа и ги зголемува трошоците поради различните коефициенти на термичка експанзија. 

3. SiC технологија за обложување

3.1. Вообичаени типови на SiC

Во моментов, вообичаените типови на SiC вклучуваат 3C, 4H и 6H, а различни типови на SiC се погодни за различни намени. На пример, 4H-SiC е погоден за производство на уреди со висока моќност, 6H-SiC е релативно стабилен и може да се користи за оптоелектронски уреди, а 3C-SiC може да се користи за подготовка на епитаксијални слоеви GaN и производство на уреди SiC-GaN RF поради неговата слична структура на GaN. 3C-SiC исто така најчесто се нарекува β-SiC, кој главно се користи за тенки филмови и материјали за обложување. Затоа, β-SiC во моментов е еден од главните материјали за облоги.

3.2.Силикон карбид слојметод на подготовка

Постојат многу опции за подготовка на облоги од силициум карбид, вклучувајќи метод на гел-сол, метод на прскање, метод на прскање со јонски сноп, метод на хемиска реакција на пареа (CVR) и метод на хемиско таложење на пареа (CVD). Меѓу нив, методот на хемиско таложење на пареа (CVD) е моментално главната технологија за подготовка на SiC облоги. Овој метод депонира SiC облоги на површината на подлогата преку реакција на гасна фаза, што ги има предностите на тесно поврзување помеѓу облогата и подлогата, подобрувајќи ја отпорноста на оксидација и отпорноста на аблација на материјалот на подлогата.

Методот на високотемпературно синтерување, со ставање на графитната подлога во прашокот за вградување и негово синтерување на висока температура под инертна атмосфера, конечно формира SiC облога на површината на подлогата, што се нарекува метод на вградување. Иако овој метод е едноставен и облогата е цврсто врзана за подлогата, униформноста на облогата во насока на дебелината е слаба, а дупките се склони да се појавуваат, што ја намалува отпорноста на оксидација.

✔  Начин на прскањевклучува прскање на течни суровини на површината на графитната подлога, а потоа зацврстување на суровините на одредена температура за да се формира облога. Иако овој метод е евтин, облогата е слабо врзана за подлогата, а облогата има слаба униформност, тенка дебелина и слаба отпорност на оксидација и обично бара дополнителен третман.

✔  Технологија на прскање со јонски зраккористи пиштол со јонски зрак за да прска стопен или делумно стопен материјал на површината на графитната подлога, која потоа се зацврстува и се врзува за да формира облога. Иако операцијата е едноставна и може да произведе релативно густа облога од силициум карбид, облогата лесно се крши и има слаба отпорност на оксидација. Обично се користи за подготовка на висококвалитетни композитни премази на SiC.

✔ Метод на сол-гел, овој метод вклучува подготовка на еднообразен и проѕирен раствор на сол, нанесување на површината на подлогата, а потоа сушење и синтерување за да се формира облога. Иако операцијата е едноставна, а цената е мала, подготвената обвивка има мала отпорност на термички удар и е склона кон пукање, па опсегот на примена е ограничен.

✔ Технологија на хемиска реакција на пареа (CVR): CVR користи Si и SiO2 прав за да генерира пареа SiO и формира SiC облога со хемиска реакција на површината на подлогата на јаглеродниот материјал. Иако може да се подготви цврсто врзан слој, потребна е повисока температура на реакцијата и цената е висока.

✔  Хемиско таложење на пареа (CVD): CVD во моментов е најкористена технологија за подготовка на SiC облоги, а SiC облогите се формираат со реакции на гасна фаза на површината на подлогата. Облогата подготвена со овој метод е тесно врзана за подлогата, што ја подобрува отпорноста на оксидација и отпорноста на аблација на подлогата, но бара долго време на таложење, а реакциониот гас може да биде токсичен.

Слика 3.Дијаграм на таложење на хемиска пареа

4. Конкуренција на пазарот иПолупроводник Ветектехнолошката иновација на

На пазарот на графитни супстрати обложени со SiC, странските производители започнаа порано, со очигледни водечки предности и поголем удел на пазарот. На меѓународно ниво, Xycard во Холандија, SGL во Германија, Toyo Tanso во Јапонија и MEMC во САД се мејнстрим добавувачи и тие во основа го монополизираат меѓународниот пазар. Меѓутоа, Кина сега ја проби основната технологија на рамномерно растечки SiC облоги на површината на графитните подлоги, а нејзиниот квалитет е потврден од домашни и странски клиенти. Во исто време, има и одредени конкурентни предности во цената, што може да ги задоволи барањата на опремата MOCVD за употреба на графитни подлоги обложени со SiC. 

Ветек полупроводник се занимава со истражување и развој во областа наSiC облогиповеќе од 20 години. Затоа, ја лансиравме истата технологија на тампон слој како SGL. Преку специјална технологија за обработка, може да се додаде тампон слој помеѓу графитот и силициум карбид за да се зголеми работниот век за повеќе од два пати.