پوشش کاربید سیلیکون CVD-2

پوشش کاربید سیلیکون CVD

1. چرا وجود داردپوشش کاربید سیلیکون

لایه اپیتاکسیال یک لایه نازک تک کریستالی خاص است که بر اساس ویفر از طریق فرآیند همپایی رشد می کند. ویفر زیرلایه و لایه نازک اپیتاکسیال در مجموع ویفرهای اپیتاکسیال نامیده می شوند. در میان آنها،کاربید سیلیکون اپیتاکسیاللایه بر روی بستر کاربید سیلیکون رسانا رشد می کند تا یک ویفر همگن کاربید سیلیکون به دست آید که می تواند بیشتر به دستگاه های قدرت مانند دیودهای شاتکی، ماسفت ها و IGBT ها تبدیل شود. در میان آنها، پرکاربردترین بستر 4H-SiC است.

از آنجایی که همه دستگاه ها اساسا بر روی اپیتاکسی تحقق می یابند، کیفیتاپیتاکسیتاثیر زیادی بر عملکرد دستگاه دارد، اما کیفیت اپیتاکسی تحت تأثیر پردازش کریستال ها و بسترها قرار می گیرد. در حلقه میانی یک صنعت قرار دارد و نقش بسیار مهمی در توسعه صنعت دارد.

روش های اصلی برای تهیه لایه های اپیتاکسیال کاربید سیلیکون عبارتند از: روش رشد تبخیر. اپیتاکسی فاز مایع (LPE)؛ اپیتاکسی پرتو مولکولی (MBE); رسوب بخار شیمیایی (CVD).

در میان آنها، رسوب شیمیایی بخار (CVD) محبوب ترین روش هماپیتاکسیال 4H-SiC است. اپیتاکسی 4-H-SiC-CVD به طور کلی از تجهیزات CVD استفاده می کند که می تواند تداوم لایه اپیتاکسیال 4H کریستال SiC را در شرایط دمای رشد بالا تضمین کند.

در تجهیزات CVD، بستر را نمی توان مستقیماً روی فلز قرار داد یا به سادگی روی پایه ای برای رسوب دهی همپایه قرار داد، زیرا عوامل مختلفی مانند جهت جریان گاز (افقی، عمودی)، دما، فشار، تثبیت و سقوط آلاینده ها را شامل می شود. بنابراین نیاز به یک پایه است و سپس بستر روی دیسک قرار می گیرد و سپس با استفاده از فناوری CVD، رسوب اپیتاکسیال روی بستر انجام می شود. این پایه پایه گرافیت با پوشش SiC است.

به عنوان یک جزء اصلی، پایه گرافیت دارای ویژگی های استحکام ویژه بالا و مدول ویژه، مقاومت شوک حرارتی خوب و مقاومت در برابر خوردگی است، اما در طول فرآیند تولید، گرافیت به دلیل باقیمانده گازهای خورنده و آلی فلز، خورده و پودر می شود. ماده، و عمر مفید پایه گرافیتی تا حد زیادی کاهش می یابد.

در همان زمان، پودر گرافیت افتاده تراشه را آلوده می کند. در فرآیند تولید ویفرهای اپیتاکسیال کاربید سیلیکون، برآوردن نیازهای سختگیرانه مردم برای استفاده از مواد گرافیتی دشوار است، که به طور جدی توسعه و کاربرد عملی آن را محدود می کند. بنابراین، تکنولوژی پوشش شروع به افزایش کرد.

2. مزایایپوشش SiC

خواص فیزیکی و شیمیایی پوشش دارای الزامات سختی برای مقاومت در برابر دمای بالا و مقاومت در برابر خوردگی است که مستقیماً بر عملکرد و عمر محصول تأثیر می گذارد. مواد SiC دارای استحکام بالا، سختی بالا، ضریب انبساط حرارتی پایین و هدایت حرارتی خوب است. این یک ماده ساختاری با دمای بالا و ماده نیمه هادی با دمای بالا است. برای پایه گرافیت اعمال می شود. مزایای آن عبارتند از:

-SiC در برابر خوردگی مقاوم است و می تواند پایه گرافیتی را به طور کامل بپیچد و چگالی خوبی برای جلوگیری از آسیب توسط گازهای خورنده دارد.

-SiC دارای رسانایی حرارتی بالا و استحکام پیوند بالا با پایه گرافیتی است، که اطمینان حاصل می کند که پس از چندین چرخه دمای بالا و دمای پایین به راحتی از بین نمی رود.

-SiC پایداری شیمیایی خوبی برای جلوگیری از شکست پوشش در یک جو با دمای بالا و خورنده دارد.

علاوه بر این، کوره های اپیتاکسیال از مواد مختلف به سینی های گرافیتی با شاخص های عملکرد متفاوت نیاز دارند. تطبیق ضریب انبساط حرارتی مواد گرافیتی مستلزم تطبیق با دمای رشد کوره اپیتاکسیال است. به عنوان مثال، دمای رشد اپیتاکسیال کاربید سیلیکون بالا است و یک سینی با تطابق ضریب انبساط حرارتی بالا مورد نیاز است. ضریب انبساط حرارتی SiC بسیار نزدیک به گرافیت است و آن را به عنوان ماده ترجیحی برای پوشش سطح پایه گرافیت مناسب می کند.
مواد SiC دارای اشکال کریستالی متنوعی هستند و رایج ترین آنها 3C، 4H و 6H هستند. اشکال کریستالی مختلف SiC کاربردهای متفاوتی دارند. به عنوان مثال، 4H-SiC می تواند برای تولید دستگاه های پرقدرت استفاده شود. 6H-SiC پایدارترین است و می توان از آن برای ساخت دستگاه های الکترونیک نوری استفاده کرد. 3C-SiC را می توان برای تولید لایه های همپای GaN و ساخت دستگاه های RF SiC-GaN به دلیل ساختار مشابه با GaN استفاده کرد. 3C-SiC معمولاً به عنوان β-SiC نیز شناخته می شود. یکی از کاربردهای مهم β-SiC به عنوان یک لایه نازک و مواد پوششی است. بنابراین، β-SiC در حال حاضر ماده اصلی برای پوشش است.
پوشش‌های SiC معمولاً در تولید نیمه‌رساناها استفاده می‌شوند. آنها عمدتاً در بسترها، اپیتاکسی، انتشار اکسیداسیون، اچینگ و کاشت یون استفاده می شوند. خواص فیزیکی و شیمیایی پوشش دارای الزامات سختگیرانه ای در مقاومت در برابر دمای بالا و مقاومت در برابر خوردگی است که مستقیماً بر عملکرد و عمر محصول تأثیر می گذارد. بنابراین، تهیه پوشش SiC حیاتی است.