Zer da SIC estalitako grafitoaren suszeptorea?

1. irudia Estalitako grafito suszeptorea

1. Geruza epitaxiala eta haren ekipamendua

Wafer fabrikazio prozesuan zehar, geruza epituxial bat gehiago eraiki behar dugu, gailuen fabrikazioa errazteko. Epitaxiak kristal bakar bat hazteko prozesua aipatzen du, ebaki, artezketa eta leuntzea arretaz prozesatu den kristal substratu bakarrean. Kristal bakar berria substratuaren material bera izan daiteke, edo beste material bat (homoepitaxial edo heteroepitaxial). Kristalezko geruza berria substratu kristal fasean hazten denez, geruza epitaxial deritzo eta gailuaren fabrikazioa geruza epituxialean egiten da. 

Adibidez, aGaas epitaxialGeruza silizio substratu batean prestatzen da LED igortzen duten gailuetarako; -aSic epitaxialGeruza SIC substratu eroale batean hazten da SBD, Mosfet eta bestelako gailuak potentzia aplikazioetan eraikitzeko; Gan epitaxial geruza bat SIC substratu erdi isolatzaile batean eraikitzen da, hala nola irrati maiztasuneko aplikazioetan, hala nola komunikazioak. SIC material epituxialen eta atzeko garraiolariaren kontzentrazioaren lodiera bezalako parametroek zuzenean zehazten dute SIC gailuen propietate elektriko desberdinak. Prozesu honetan ezin dugu egin lurruneko gordailu kimikorik (CVD) ekipamendu gabe.

2. irudia. Zinema epituxialen hazkunde moduak

2. SIC estalitako grafitoaren suszeptorearen garrantzia CVD ekipamenduetan

CVD ekipamenduetan ezin dugu substratua zuzenean metalezkoan jarri edo, besterik gabe, epitaxial gordailurako oinarrian, hala nola, gas-fluxuaren norabidea (horizontala, bertikala, presioa, finkapena eta kutsatzaileak bezalako faktoreak ere parte hartzen duelako. Hori dela eta, suszeptorea erabili behar dugu (wafer eramaile) substratua erretilu batean kokatzeko eta CVD teknologia erabili epitaxial gordailua egiteko. Suscoldor hau SIC estalitako grafitoaren susmoa da (erretilu bat ere deitzen zaio).

2.1 SIC estalitako grafitoaren susceptor aplikazioa MOCVD Ekipamenduetan

Sic-estalitako grafitoaren suszeptoreak funtsezko eginkizuna duMetal Organikoko Vapor Kimika Gordailua (MOCVD) Ekipamenduakristal substratu bakarrekoak babesteko eta berotzeko. Suszepatzaile horren egonkortasun termikoa eta uniformetasuna funtsezkoak dira material epituxialen kalitatearen kalitatearentzat, beraz, ezinbesteko osagai gisa kontsideratzen da MOCVD ekipamenduetan. Metal Organic Vapor Vapor Deposition (MOCVD) Teknologia oso erabilia da gaur egun Gan Films Films-en hazkunde epitaxialean LED urdinetan, funtzionamendu sinplearen, hazkunde tasa kontrolatzeko eta garbitasun handiko abantailak dituelako.

MOCVD ekipamenduetan oinarrizko osagaietako bat da, Vetek erdieroaleen grafitoaren suszeptoreak kristal-substratu bakarrekoak babesten eta berotzeaz arduratzen da, zuzenean film meheen materialen uniformetasun eta garbitasunari eragiten diona, eta, beraz, ogitore epituxialen prestaketa kalitatearekin lotuta dago. Erabilera kopurua handitzen doan heinean eta laneko ingurunea aldatzen denez, grafitoaren suszeptorea janzteko joera da eta, beraz, kontsumitzat jotzen da.

2.2. SIC estalitako grafitoaren suszeptorearen ezaugarriak

MOCVD ekipamenduen beharrak asetzeko, grafitoaren suscordurako beharrezkoa den estaldurak ezaugarri zehatzak izan behar ditu arau hauek betetzeko:

✔ Estaldura ona: SIC estaldurak erabat estali behar du suszeptorea eta dentsitate maila handia du gasaren ingurune korrosibo batean kalteak ekiditeko.

✔ Lotura handiko indarra: Estaldura sendotu egin behar da suscoldorarekin eta ez da erraza tenperatura altuko eta tenperatura baxuko ziklo anitz egin ondoren erortzea.

✔ Egonkortasun kimiko ona: Estaldurak egonkortasun kimiko ona izan behar du tenperatura altuko eta atmosfera korrosiboetan porrota ekiditeko.

2.3 Zailtasun eta erronka zailtasunak eta silizio karburo materialak

Silicon Carbide (SIC) ondo egiten du Gan Epitarioen atmosferetan, hala nola korrosioarekiko erresistentzia, eroankortasun termiko altua, shock termikoarekiko erresistentzia eta egonkortasun kimiko ona. Hedapen termikoko koefizientea grafitoaren antzekoa da, grafitoaren estaldurak grafitoak egiteko material hobetsia bihurtuz.

Hala ere, azken finean,gamaleetaSilikonaren karburoaBi material desberdin daude, eta oraindik ere estaldurak zerbitzu laburra duen egoerak izango dira, erortzeko erraza da eta kostuak handitzen ditu hedapen termikoko koefiziente desberdinak direla eta. 

3. SIC estaldura teknologia

3.1. SIC mota arruntak

Gaur egun, SIC mota arruntak dira 3c, 4h eta 6h, eta sic mota desberdinak helburu desberdinak dira. Adibidez, 4h-SIC egokia da potentzia handiko gailuak fabrikatzeko, 6h-sic nahiko egonkorra da eta gailu optoelektronikoetarako erabil daiteke eta 3c-sic erabil daiteke Gan geruza epitaxialak prestatzeko eta SIC-Gan RF gailuak fabrikatzeko, Ganaren antzeko egitura dela eta. 3C-SICa ere normalean β-sic deritzo, hau da, batez ere, film meheetarako eta estaldurarako materialetarako erabiltzen dena. Hori dela eta, β-Sic gaur egun estaldurak egiteko material nagusietako bat da.

3.2.Silizio karburo estalduraPrestaketa metodoa

Silizio karburo estaldurak prestatzeko aukera ugari daude, besteak beste, gel-sol metodoa, spraying metodoa, ioi habeen isurketa metodoa, lurrun kimikoen erreakzio metodoa (CVR) eta Vapor Kimikoen gordailuen metodoa (CVD). Horien artean, Vapor Commical Deposition metodoa (CVD) gaur egun SIC estaldurak prestatzeko teknologia nagusia da. Metodo honek SIC estaldurak substratuaren gainazalean gordetzen ditu gas fasearen erreakzioaren bidez, estalduraren eta substratuaren arteko lotura estua duten abantailak, substratuaren materialaren oxidazioarekiko erresistentzia eta ablazioaren erresistentzia hobetuz.

Tenperatura altuko sintering metodoa, grafito substratua txertatzean hautsa eta tenperatura altuan surdikatuz, giro inerte baten azpian, substratuaren gainazalean SIC estaldura eratzen da, eta horrek kapsulatzeko metodoa deritzo. Metodo hau sinplea izan arren eta estaldura estutzen duen arren, estaldura estalduraren uniformetasuna lodiera norabidean eskasa da, eta zuloak agertzen dira, eta horrek oxidazioarekiko erresistentzia murrizten du.

✔ Spraying metodoaGrafito substratuaren gainazalean likidoak spraying sprayak suposatzen ditu eta, ondoren, lehengaiak tenperatura jakin batean sendotzea estaldura osatzeko. Metodo hau kostu txikia izan arren, estaldurak ahultzen du substratuarekin, eta estaldurak uniformetasun eskasa, lodiera mehea eta oxidazio erresistentzia eskasa ditu eta normalean tratamendu osagarria behar du.

✔ Ion Beam Spraying Teknologiaioi izpi pistola erabiltzen du material urtu edo partzialki urtzen duen substratu baten gainazalean, gero estaldura osatzeko sendoak eta bonuak sendotzen dituena. Eragiketa sinplea izan arren eta silizio karburo nahiko trinkoa sor dezakeen arren, estaldura apurtzeko erraza da eta oxidazio erresistentzia eskasa du. Normalean kalitate handiko estaldura konposatuak prestatzeko erabiltzen da.

✔ Sol-gel metodoa, Metodo honek soluzio uniforme eta gardena prestatzea dakar, substratuaren azalera aplikatuz eta gero lehortzea eta sinterizatzea estaldura osatzeko. Eragiketa sinplea izan arren eta kostua txikia bada ere, prestatutako estaldurak shock-erresistentzia termiko baxua du eta pitzadurarako joera du, beraz, bere aplikazio sorta mugatua da.

✔ Vapor Kimikoko erreakzioaren teknologia (CVR): CVR-ek SI eta SIO2 hautsa erabiltzen du Sio lurruna sortzeko eta Karbono materialaren gainazalean erreakzio kimikoaren bidez SIC estaldura osatzen du. Estalki estua prestatu daitekeen arren, erreakzio tenperatura handiagoa behar da eta kostua altua da.

✔ Vapor Kimika Gordailua (CVD): CVDa gaur egun SIC estaldurak prestatzeko erabiltzen den teknologia da eta SIC estaldurak substratuaren gainazalean dauden gas fase erreakzioek osatzen dituzte. Metodo honek prestatutako estaldura estuki lotuta dago substratuarekin, substratuaren oxidazioarekiko erresistentzia eta ablazioarekiko erresistentzia hobetzen duena, baina depositu denbora luzea behar du eta erreakzio-gasa toxikoa izan daiteke.

3.CHemical Vapor Gordailua Diagrama

4. Merkatu Lehiaketa etaErdieroalea daBerrikuntza teknologikoa

SIC estalitako grafitoaren azpi-merkatuan, atzerriko fabrikatzaileak lehenago hasi ziren, abantaila garrantzitsuak eta merkatu kuota handiagoa. Nazioartean, XYCard-ek Herbehereetan, SGL Alemanian SGL, Japoniako Toyo Tanso eta Memc Estatu Batuetan hornitzaile nagusiak dira, eta funtsean nazioarteko merkatua monopolizatzen dute. Hala ere, Txina grafito substratuen azalean SIC estaldurak modu uniformean hazten ari diren oinarrizko teknologiaren bidez hautsi da eta bere kalitatea etxeko eta atzerriko bezeroek egiaztatu dute. Aldi berean, prezioen abantaila lehiakorrak ere baditu, SIC estalitako grafito substratuak erabiltzeko MOCVD ekipamenduen baldintzak bete ditzakeena. 

Vetek erdieroaleak ikerketa eta garapenean aritu dira eremuanSic estaldurak20 urte baino gehiago daramatza. Hori dela eta, buffer geruza teknologia bera abian jarri dugu sgl gisa. Tratamendu bereziko teknologia bidez, buffer geruza gehitu daiteke grafitoaren eta silizio karburoaren artean, bi aldiz baino gehiagoko zerbitzuaren bizitza areagotzeko.