Miks on ränikarbiidi kate SiC epitaksiaalse kasvu põhimaterjal?

CVD-seadmetes ei saa substraati asetada otse metallile ega lihtsalt epitaksiaalseks sadestamiseks alusele, kuna see hõlmab mitmesuguseid tegureid, nagu gaasivoolu suund (horisontaalne, vertikaalne), temperatuur, rõhk, fikseerimine ja langevad saasteained. Seetõttu on vaja alust, seejärel asetatakse substraat kettale ja seejärel teostatakse substraadile epitaksiaalne sadestamine CVD-tehnoloogia abil. See alus onSiC-kattega grafiitpõhi.

Põhikomponendina on grafiitpõhjal kõrge eritugevus ja moodul, hea soojuslöögikindlus ja korrosioonikindlus, kuid tootmisprotsessi käigus korrodeerub ja pulbristub grafiit korrodeeriva gaasi ja metalli orgaanilise aine jääkide ning teeninduse tõttu. grafiitpõhja eluiga väheneb oluliselt. Samal ajal põhjustab mahakukkunud grafiidipulber kiipi saastumist. Tootmisprotsessisränikarbiidist epitaksiaalsed vahvlid, on raske täita inimeste järjest karmistavaid nõudeid grafiitmaterjalidele, mis piirab tõsiselt selle arendamist ja praktilist rakendamist. Seetõttu hakkas katmistehnoloogia tõusma.

SiC katte eelised pooljuhtide tööstuses

Katte füüsikalistel ja keemilistel omadustel on kõrge temperatuurikindluse ja korrosioonikindluse suhtes ranged nõuded, mis mõjutavad otseselt toote saagist ja eluiga. SiC materjalil on kõrge tugevus, kõrge kõvadus, madal soojuspaisumistegur ja hea soojusjuhtivus. See on oluline kõrge temperatuuriga konstruktsioonimaterjal ja kõrge temperatuuriga pooljuhtmaterjal. Seda rakendatakse grafiitalusele. Selle eelised on järgmised:

1) SiC on korrosioonikindel ja võib grafiidist aluse täielikult mähkida. Sellel on hea tihedus ja see väldib söövitava gaasi kahjustusi.

2) SiC-l on kõrge soojusjuhtivus ja kõrge nakkuvustugevus grafiitpõhjaga, mis tagab, et katet pole pärast mitut kõrge temperatuuri ja madala temperatuuriga tsüklit lihtne maha kukkuda.

3) SiC-l on hea keemiline stabiilsus, et vältida katte purunemist kõrgel temperatuuril ja söövitavas keskkonnas.

CVD SiC katte põhilised füüsikalised omadused

Lisaks vajavad erinevatest materjalidest epitaksiaalahjud erinevate jõudlusnäitajatega grafiidialuseid. Grafiitmaterjalide soojuspaisumisteguri sobitamine nõuab kohanemist epitaksiaalahju kasvutemperatuuriga. Näiteks temperatuurränikarbiidi epitaksiaon kõrge ja vaja on kõrge soojuspaisumisteguriga sobivat alust. SiC soojuspaisumistegur on väga lähedane grafiidi omale, mistõttu sobib see eelistatud materjalina grafiitaluse pinnakatteks.

SiC materjalidel on mitmesuguseid kristallivorme. Levinumad on 3C, 4H ja 6H. Erinevate kristallivormide ränidioksiidil on erinevad kasutusalad. Näiteks 4H-SiC-d saab kasutada suure võimsusega seadmete valmistamiseks; 6H-SiC on kõige stabiilsem ja seda saab kasutada optoelektrooniliste seadmete valmistamiseks; 3C-SiC-d saab kasutada GaN-i epitaksiaalsete kihtide tootmiseks ja SiC-GaN RF-seadmete tootmiseks, kuna see sarnaneb GaN-iga. 3C-SiC-d nimetatakse tavaliselt ka β-SiC-ks. β-SiC oluline kasutusala on õhukese kilena ja kattematerjalina. Seetõttu on β-SiC praegu peamine kattematerjal.

β-SiC keemiline struktuur

Pooljuhtide tootmises tavalise kulumaterjalina kasutatakse ränidioksiidi katet peamiselt substraatides, epitaksis,oksüdatsiooni difusioon, söövitus ja ioonide implanteerimine. Katte füüsikalistel ja keemilistel omadustel on kõrge temperatuurikindluse ja korrosioonikindluse suhtes ranged nõuded, mis mõjutavad otseselt toote saagist ja eluiga. Seetõttu on SiC katte ettevalmistamine kriitiline.