Revestimento de carburo de silicio CVD-2

Revestimento de carburo de silicio CVD

1. Por que hai unrevestimento de carburo de silicio

A capa epitaxial é unha película fina específica de cristal único cultivada sobre a base da oblea mediante o proceso epitaxial. A oblea de substrato e a película fina epitaxial chámanse colectivamente obleas epitaxiais. Entre eles, oepitaxial de carburo de silicioA capa crece sobre o substrato condutor de carburo de silicio para obter unha oblea epitaxial homoxénea de carburo de silicio, que se pode converter en dispositivos de potencia como díodos Schottky, MOSFET e IGBT. Entre eles, o máis utilizado é o substrato 4H-SiC.

Xa que todos os dispositivos son basicamente realizados en epitaxia, a calidade deepitaxiaten un gran impacto no rendemento do dispositivo, pero a calidade da epitaxia vese afectada polo procesamento de cristais e substratos. Está no elo medio dunha industria e xoga un papel moi crítico no desenvolvemento da industria.

Os principais métodos para preparar capas epitaxiais de carburo de silicio son: método de crecemento por evaporación; epitaxia en fase líquida (LPE); epitaxia de feixe molecular (MBE); deposición química de vapor (CVD).

Entre eles, a deposición química en vapor (CVD) é o método homoepitaxial 4H-SiC máis popular. A epitaxia 4-H-SiC-CVD xeralmente usa equipos CVD, que poden garantir a continuación da capa epitaxial de cristal 4H SiC en condicións de alta temperatura de crecemento.

Nos equipos CVD, o substrato non se pode colocar directamente sobre o metal ou simplemente colocarse sobre unha base para a deposición epitaxial, porque implica varios factores como a dirección do fluxo de gas (horizontal, vertical), a temperatura, a presión, a fixación e a caída de contaminantes. Polo tanto, é necesaria unha base e, a continuación, colócase o substrato no disco e, a continuación, realízase a deposición epitaxial sobre o substrato mediante a tecnoloxía CVD. Esta base é a base de grafito revestida de SiC.

Como compoñente principal, a base de grafito ten as características de alta resistencia específica e módulo específico, boa resistencia ao choque térmico e resistencia á corrosión, pero durante o proceso de produción, o grafito corroerase e pulverizarase debido ao residuo de gases corrosivos e metal orgánico. materia, e a vida útil da base de grafito reducirase moito.

Ao mesmo tempo, o po de grafito caído contaminará o chip. No proceso de produción de obleas epitaxiais de carburo de silicio, é difícil cumprir os requisitos cada vez máis estritos da xente para o uso de materiais de grafito, o que restrinxe seriamente o seu desenvolvemento e aplicación práctica. Polo tanto, a tecnoloxía de revestimento comezou a aumentar.

2. Vantaxes deRevestimento de SiC

As propiedades físicas e químicas do revestimento teñen requisitos estritos de resistencia a altas temperaturas e resistencia á corrosión, que afectan directamente ao rendemento e á vida útil do produto. O material SiC ten alta resistencia, alta dureza, baixo coeficiente de expansión térmica e boa condutividade térmica. É un importante material estrutural de alta temperatura e material semicondutor de alta temperatura. Aplícase a base de grafito. As súas vantaxes son:

-SiC é resistente á corrosión e pode envolver completamente a base de grafito e ten unha boa densidade para evitar danos por gas corrosivo.

-SiC ten alta condutividade térmica e alta resistencia de unión coa base de grafito, o que garante que o revestimento non se desprenda facilmente despois de múltiples ciclos de alta e baixa temperatura.

-SiC ten unha boa estabilidade química para evitar que o revestimento falle nunha atmosfera de alta temperatura e corrosiva.

Ademais, os fornos epitaxiais de diferentes materiais requiren bandexas de grafito con diferentes indicadores de rendemento. A adaptación do coeficiente de expansión térmica dos materiais de grafito require adaptarse á temperatura de crecemento do forno epitaxial. Por exemplo, a temperatura do crecemento epitaxial de carburo de silicio é alta e é necesaria unha bandexa cun alto coeficiente de expansión térmica. O coeficiente de expansión térmica do SiC é moi próximo ao do grafito, polo que é adecuado como material preferido para o revestimento superficial da base de grafito.
Os materiais SiC teñen unha variedade de formas cristalinas, e as máis comúns son 3C, 4H e 6H. As diferentes formas cristalinas de SiC teñen diferentes usos. Por exemplo, o 4H-SiC pódese usar para fabricar dispositivos de alta potencia; 6H-SiC é o máis estable e pódese usar para fabricar dispositivos optoelectrónicos; O 3C-SiC pódese usar para producir capas epitaxiais de GaN e fabricar dispositivos de RF SiC-GaN debido á súa estrutura similar ao GaN. O 3C-SiC tamén se denomina β-SiC. Un uso importante do β-SiC é como película fina e material de revestimento. Polo tanto, o β-SiC é actualmente o principal material para o revestimento.
Os revestimentos de SiC úsanse habitualmente na produción de semicondutores. Utilízanse principalmente en substratos, epitaxia, difusión de oxidación, gravado e implantación iónica. As propiedades físicas e químicas do revestimento teñen requisitos estritos de resistencia á alta temperatura e resistencia á corrosión, que afectan directamente ao rendemento e á vida útil do produto. Polo tanto, a preparación do revestimento de SiC é fundamental.