1. Mengapa ada alapisan silikon karbida
Lapisan epitaksi adalah film tipis kristal tunggal spesifik yang ditumbuhkan berdasarkan wafer melalui proses epitaksi. Wafer substrat dan film tipis epitaksi secara kolektif disebut wafer epitaksi. Diantaranya adalahepitaksial silikon karbidalapisan ditanam pada substrat silikon karbida konduktif untuk mendapatkan wafer epitaksi homogen silikon karbida, yang selanjutnya dapat dibuat menjadi perangkat daya seperti dioda Schottky, MOSFET, dan IGBT. Diantaranya yang paling banyak digunakan adalah substrat 4H-SiC.
Karena semua perangkat pada dasarnya diwujudkan pada epitaksi, kualitasnyaepitaksimemiliki dampak besar pada kinerja perangkat, namun kualitas epitaksi dipengaruhi oleh pemrosesan kristal dan substrat. Ia berada di tengah-tengah suatu industri dan memegang peranan yang sangat penting dalam perkembangan industri tersebut.
Metode utama untuk menyiapkan lapisan epitaksi silikon karbida adalah: metode pertumbuhan penguapan; epitaksi fase cair (LPE); epitaksi berkas molekul (MBE); deposisi uap kimia (CVD).
Diantaranya, deposisi uap kimia (CVD) adalah metode homoepitaksial 4H-SiC yang paling populer. Epitaksi 4-H-SiC-CVD umumnya menggunakan peralatan CVD, yang dapat memastikan kelanjutan lapisan epitaksi kristal SiC 4H dalam kondisi suhu pertumbuhan tinggi.
Pada peralatan CVD, substrat tidak dapat diletakkan langsung pada logam atau hanya diletakkan pada alas untuk pengendapan epitaksi, karena melibatkan berbagai faktor seperti arah aliran gas (horizontal, vertikal), suhu, tekanan, fiksasi, dan polutan yang jatuh. Oleh karena itu diperlukan suatu basa, kemudian substrat ditempatkan pada disk, kemudian dilakukan pengendapan epitaksi pada substrat menggunakan teknologi CVD. Basis ini adalah basis grafit berlapis SiC.
Sebagai komponen inti, bahan dasar grafit memiliki karakteristik kekuatan spesifik dan modulus spesifik yang tinggi, ketahanan guncangan termal dan ketahanan korosi yang baik, namun selama proses produksi, grafit akan terkorosi dan menjadi bubuk karena sisa gas korosif dan logam organik. penting, dan masa pakai basis grafit akan sangat berkurang.
Pada saat yang sama, bubuk grafit yang jatuh akan mencemari chip. Dalam proses produksi wafer epitaksi silikon karbida, sulit untuk memenuhi persyaratan penggunaan bahan grafit yang semakin ketat, yang secara serius membatasi pengembangan dan penerapan praktisnya. Oleh karena itu, teknologi pelapisan mulai bangkit.
2. Keuntungan darilapisan SiC
Sifat fisik dan kimia lapisan memiliki persyaratan ketat untuk ketahanan suhu tinggi dan ketahanan korosi, yang secara langsung mempengaruhi hasil dan umur produk. Bahan SiC memiliki kekuatan tinggi, kekerasan tinggi, koefisien muai panas rendah, dan konduktivitas termal yang baik. Ini adalah bahan struktural suhu tinggi dan bahan semikonduktor suhu tinggi yang penting. Ini diterapkan pada dasar grafit. Keuntungannya adalah:
-SiC tahan korosi dan dapat membungkus dasar grafit sepenuhnya, serta memiliki kepadatan yang baik untuk menghindari kerusakan akibat gas korosif.
-SiC memiliki konduktivitas termal yang tinggi dan kekuatan ikatan yang tinggi dengan dasar grafit, memastikan lapisan tidak mudah rontok setelah beberapa siklus suhu tinggi dan suhu rendah.
-SiC memiliki stabilitas kimia yang baik untuk mencegah kegagalan lapisan dalam suhu tinggi dan atmosfer korosif.
Selain itu, tungku epitaksi dari bahan berbeda memerlukan baki grafit dengan indikator kinerja berbeda. Pencocokan koefisien ekspansi termal bahan grafit memerlukan adaptasi dengan suhu pertumbuhan tungku epitaksi. Misalnya, suhu pertumbuhan epitaksi silikon karbida tinggi, dan diperlukan baki dengan koefisien ekspansi termal yang tinggi. Koefisien muai panas SiC sangat dekat dengan grafit, sehingga cocok sebagai bahan pilihan untuk pelapis permukaan dasar grafit.
Bahan SiC memiliki berbagai bentuk kristal, dan yang paling umum adalah 3C, 4H, dan 6H. Bentuk kristal SiC yang berbeda memiliki kegunaan yang berbeda pula. Misalnya, 4H-SiC dapat digunakan untuk memproduksi perangkat berdaya tinggi; 6H-SiC adalah yang paling stabil dan dapat digunakan untuk memproduksi perangkat optoelektronik; 3C-SiC dapat digunakan untuk memproduksi lapisan epitaksi GaN dan memproduksi perangkat RF SiC-GaN karena strukturnya mirip dengan GaN. 3C-SiC juga biasa disebut sebagai β-SiC. Kegunaan penting β-SiC adalah sebagai film tipis dan bahan pelapis. Oleh karena itu, β-SiC saat ini menjadi bahan utama pelapis.
Pelapis SiC umumnya digunakan dalam produksi semikonduktor. Mereka terutama digunakan dalam substrat, epitaksi, difusi oksidasi, etsa dan implantasi ion. Sifat fisik dan kimia lapisan memiliki persyaratan ketat terhadap ketahanan suhu tinggi dan ketahanan korosi, yang secara langsung mempengaruhi hasil dan umur produk. Oleh karena itu, persiapan pelapisan SiC sangat penting.
Waktu posting: 24 Juni-2024