recobriment de carbur de silici CVD-2

Recobriment de carbur de silici CVD

1. Per què hi ha arecobriment de carbur de silici

La capa epitaxial és una pel·lícula fina específica d'un sol cristall cultivada a partir de l'hòstia mitjançant el procés epitaxial. La hòstia de substrat i la pel·lícula fina epitaxial s'anomenen col·lectivament hòsties epitaxials. Entre ells, elepitaxial de carbur de siliciLa capa es fa créixer al substrat conductor de carbur de silici per obtenir una hòstia epitaxial homogènia de carbur de silici, que es pot convertir en dispositius de potència com ara díodes Schottky, MOSFET i IGBT. Entre ells, el més utilitzat és el substrat 4H-SiC.

Com que tots els dispositius es realitzen bàsicament en epitaxia, la qualitat deepitaxiaté un gran impacte en el rendiment del dispositiu, però la qualitat de l'epitaxia es veu afectada pel processament de cristalls i substrats. Es troba a l'enllaç mitjà d'una indústria i juga un paper molt crític en el desenvolupament de la indústria.

Els principals mètodes per preparar capes epitaxials de carbur de silici són: mètode de creixement per evaporació; epitaxia en fase líquida (LPE); epitaxia de feix molecular (MBE); deposició química de vapor (CVD).

Entre ells, la deposició química de vapor (CVD) és el mètode homoepitaxial 4H-SiC més popular. L'epitaxia 4-H-SiC-CVD generalment utilitza equips CVD, que poden assegurar la continuació de la capa epitaxial de cristall 4H SiC en condicions d'alta temperatura de creixement.

En els equips CVD, el substrat no es pot col·locar directament sobre el metall o simplement col·locar-se sobre una base per a la deposició epitaxial, perquè implica diversos factors com la direcció del flux de gas (horitzontal, vertical), la temperatura, la pressió, la fixació i la caiguda de contaminants. Per tant, es necessita una base i després es col·loca el substrat al disc i, a continuació, es realitza la deposició epitaxial al substrat mitjançant la tecnologia CVD. Aquesta base és la base de grafit recoberta de SiC.

Com a component bàsic, la base de grafit té les característiques d'alta resistència específica i mòdul específic, bona resistència al xoc tèrmic i resistència a la corrosió, però durant el procés de producció, el grafit es corroirà i es pols a causa del residu de gasos corrosius i metall orgànic. matèria i la vida útil de la base de grafit es reduirà molt.

Al mateix temps, la pols de grafit caiguda contaminarà el xip. En el procés de producció de hòsties epitaxials de carbur de silici, és difícil complir amb els requisits cada cop més estrictes de la gent per a l'ús de materials de grafit, cosa que restringeix seriosament el seu desenvolupament i aplicació pràctica. Per tant, la tecnologia de recobriment va començar a augmentar.

2. Avantatges deRecobriment de SiC

Les propietats físiques i químiques del recobriment tenen requisits estrictes de resistència a altes temperatures i resistència a la corrosió, que afecten directament el rendiment i la vida útil del producte. El material SiC té una alta resistència, alta duresa, baix coeficient d'expansió tèrmica i bona conductivitat tèrmica. És un important material estructural d'alta temperatura i material semiconductor d'alta temperatura. S'aplica a la base de grafit. Els seus avantatges són:

-SiC és resistent a la corrosió i pot embolicar completament la base de grafit i té una bona densitat per evitar danys pel gas corrosiu.

-SiC té una alta conductivitat tèrmica i una alta força d'unió amb la base de grafit, assegurant que el recobriment no es caigui fàcilment després de múltiples cicles d'alta i baixa temperatura.

-SiC té una bona estabilitat química per evitar que el recobriment falli en una atmosfera corrosiva i d'alta temperatura.

A més, els forns epitaxials de diferents materials requereixen safates de grafit amb diferents indicadors de rendiment. La concordança del coeficient d'expansió tèrmica dels materials de grafit requereix una adaptació a la temperatura de creixement del forn epitaxial. Per exemple, la temperatura del creixement epitaxial de carbur de silici és alta i es requereix una safata amb un coeficient d'expansió tèrmic elevat. El coeficient d'expansió tèrmica del SiC és molt proper al del grafit, el que el fa adequat com a material preferit per al recobriment superficial de la base de grafit.
Els materials de SiC tenen una varietat de formes cristal·lines, i els més comuns són 3C, 4H i 6H. Les diferents formes cristal·lines de SiC tenen diferents usos. Per exemple, 4H-SiC es pot utilitzar per fabricar dispositius d'alta potència; 6H-SiC és el més estable i es pot utilitzar per fabricar dispositius optoelectrònics; El 3C-SiC es pot utilitzar per produir capes epitaxials de GaN i fabricar dispositius de RF SiC-GaN a causa de la seva estructura similar a GaN. 3C-SiC també es coneix habitualment com β-SiC. Un ús important de β-SiC és com a pel·lícula fina i material de recobriment. Per tant, el β-SiC és actualment el principal material per al recobriment.
Els recobriments de SiC s'utilitzen habitualment en la producció de semiconductors. S'utilitzen principalment en substrats, epitaxia, difusió d'oxidació, gravat i implantació d'ions. Les propietats físiques i químiques del recobriment tenen requisits estrictes de resistència a altes temperatures i resistència a la corrosió, que afecten directament el rendiment i la vida útil del producte. Per tant, la preparació del recobriment de SiC és fonamental.