CVD prevleka iz silicijevega karbida-2

CVD prevleka iz silicijevega karbida

1. Zakaj obstaja aprevleka iz silicijevega karbida

Epitaksialni sloj je specifičen monokristalni tanek film, zraščen na osnovi rezine z epitaksialnim postopkom. Substratna rezina in epitaksialni tanki film se skupaj imenujeta epitaksialne rezine. Med njimi jeepitaksialno iz silicijevega karbidaplast gojimo na prevodnem substratu iz silicijevega karbida, da dobimo homogeno epitaksialno rezino iz silicijevega karbida, ki jo je mogoče nadalje izdelati v napajalne naprave, kot so Schottkyjeve diode, MOSFET-ji in IGBT-ji. Med njimi je najbolj razširjen substrat 4H-SiC.

Ker so vse naprave v osnovi izdelane na epitaksiji, je kakovost ozepitaksijaima velik vpliv na delovanje naprave, vendar na kakovost epitaksije vpliva obdelava kristalov in substratov. Je v srednjem členu industrije in igra zelo ključno vlogo pri razvoju industrije.

Glavne metode za pripravo epitaksialnih plasti silicijevega karbida so: metoda izhlapevanja; tekočefazna epitaksija (LPE); epitaksija z molekularnim žarkom (MBE); kemično naparjevanje (CVD).

Med njimi je najbolj priljubljena homoepitaksialna metoda 4H-SiC kemijsko naparjevanje (CVD). 4-H-SiC-CVD epitaksija na splošno uporablja opremo CVD, ki lahko zagotovi nadaljevanje epitaksialne plasti 4H kristalnega SiC v pogojih visoke temperature rasti.

Pri opremi CVD substrata ni mogoče namestiti neposredno na kovino ali preprosto postaviti na podlago za epitaksialno nanašanje, ker vključuje različne dejavnike, kot so smer pretoka plina (vodoravno, navpično), temperatura, tlak, fiksacija in padajoči onesnaževalci. Zato je potrebna osnova, nato pa se substrat namesti na disk, nato pa se na substrat izvede epitaksialno nanašanje s tehnologijo CVD. Ta osnova je grafitna osnova, prevlečena s SiC.

Kot osrednja komponenta ima grafitna osnova značilnosti visoke specifične trdnosti in specifičnega modula, dobre odpornosti proti toplotnim udarcem in odpornosti proti koroziji, vendar bo med proizvodnim procesom grafit razjeden in prašen zaradi ostankov korozivnih plinov in organskih kovin. snovi, življenjska doba grafitne podlage pa se bo močno zmanjšala.

Istočasno bo odpadli grafitni prah onesnažil čip. V proizvodnem procesu epitaksialnih rezin iz silicijevega karbida je težko izpolniti vse strožje zahteve ljudi za uporabo grafitnih materialov, kar resno omejuje njegov razvoj in praktično uporabo. Zato se je tehnologija premazov začela razvijati.

2. PrednostiSiC prevleka

Fizikalne in kemijske lastnosti prevleke imajo stroge zahteve glede odpornosti na visoke temperature in odpornosti proti koroziji, kar neposredno vpliva na izkoristek in življenjsko dobo izdelka. SiC material ima visoko trdnost, visoko trdoto, nizek koeficient toplotnega raztezanja in dobro toplotno prevodnost. Je pomemben visokotemperaturni strukturni material in visokotemperaturni polprevodniški material. Nanaša se na grafitno podlago. Njegove prednosti so:

-SiC je odporen proti koroziji in lahko popolnoma ovije grafitno osnovo ter ima dobro gostoto, da prepreči poškodbe zaradi jedkega plina.

-SiC ima visoko toplotno prevodnost in visoko moč lepljenja z grafitno osnovo, kar zagotavlja, da prevleka po večkratnih ciklih visokih in nizkih temperatur ne odpade enostavno.

-SiC ima dobro kemično stabilnost, ki preprečuje, da bi prevleka pokvarila v visokotemperaturni in jedki atmosferi.

Poleg tega epitaksialne peči iz različnih materialov zahtevajo grafitne pladnje z različnimi indikatorji delovanja. Ujemanje koeficienta toplotnega raztezanja grafitnih materialov zahteva prilagajanje rasti temperature epitaksialne peči. Na primer, temperatura epitaksialne rasti silicijevega karbida je visoka in potreben je pladenj z visokim koeficientom toplotnega raztezanja. Koeficient toplotnega raztezanja SiC je zelo blizu koeficientu grafita, zaradi česar je primeren kot prednostni material za površinsko prevleko grafitne osnove.
SiC materiali imajo različne kristalne oblike, najpogostejše pa so 3C, 4H in 6H. Različne kristalne oblike SiC imajo različne uporabe. Na primer, 4H-SiC se lahko uporablja za izdelavo visoko zmogljivih naprav; 6H-SiC je najbolj stabilen in se lahko uporablja za izdelavo optoelektronskih naprav; 3C-SiC se lahko uporablja za izdelavo epitaksialnih plasti GaN in izdelavo RF naprav SiC-GaN zaradi podobne strukture kot GaN. 3C-SiC se običajno imenuje tudi β-SiC. Pomembna uporaba β-SiC je kot tanek film in premazni material. Zato je β-SiC trenutno glavni material za prevleko.
SiC prevleke se pogosto uporabljajo v proizvodnji polprevodnikov. Uporabljajo se predvsem pri substratih, epitaksiji, oksidacijski difuziji, jedkanju in ionski implantaciji. Fizikalne in kemijske lastnosti prevleke imajo stroge zahteve glede odpornosti na visoke temperature in odpornosti proti koroziji, kar neposredno vpliva na izkoristek in življenjsko dobo izdelka. Zato je priprava SiC prevleke kritična.