Recubrimiento de carburo de silicio CVD-2

Recubrimiento de carburo de silicio CVD

1. ¿Por qué hay unrevestimiento de carburo de silicio

La capa epitaxial es una película delgada de cristal único específica que crece sobre la base de la oblea a través del proceso epitaxial. La oblea de sustrato y la película delgada epitaxial se denominan colectivamente obleas epitaxiales. Entre ellos, elepitaxial de carburo de silicioLa capa se cultiva sobre el sustrato conductor de carburo de silicio para obtener una oblea epitaxial homogénea de carburo de silicio, que se puede convertir en dispositivos de potencia como diodos Schottky, MOSFET e IGBT. Entre ellos, el más utilizado es el sustrato 4H-SiC.

Dado que todos los dispositivos se realizan básicamente en epitaxia, la calidad deepitaxiatiene un gran impacto en el rendimiento del dispositivo, pero la calidad de la epitaxia se ve afectada por el procesamiento de cristales y sustratos. Está en el eslabón intermedio de una industria y juega un papel muy crítico en el desarrollo de la industria.

Los principales métodos para preparar capas epitaxiales de carburo de silicio son: método de crecimiento por evaporación; epitaxia en fase líquida (LPE); epitaxia de haz molecular (MBE); deposición química de vapor (CVD).

Entre ellos, la deposición química de vapor (CVD) es el método homoepitaxial de 4H-SiC más popular. La epitaxia 4-H-SiC-CVD generalmente utiliza equipos CVD, que pueden garantizar la continuación de la capa epitaxial 4H cristal SiC en condiciones de alta temperatura de crecimiento.

En los equipos CVD, el sustrato no se puede colocar directamente sobre el metal o simplemente sobre una base para deposición epitaxial, porque involucra varios factores como la dirección del flujo de gas (horizontal, vertical), temperatura, presión, fijación y caída de contaminantes. Por lo tanto, se necesita una base, luego se coloca el sustrato sobre el disco y luego se realiza la deposición epitaxial sobre el sustrato utilizando tecnología CVD. Esta base es la base de grafito recubierta de SiC.

Como componente central, la base de grafito tiene las características de alta resistencia específica y módulo específico, buena resistencia al choque térmico y resistencia a la corrosión, pero durante el proceso de producción, el grafito se corroerá y se pulverizará debido a los residuos de gases corrosivos y compuestos orgánicos metálicos. materia, y la vida útil de la base de grafito se reducirá considerablemente.

Al mismo tiempo, el polvo de grafito caído contaminará el chip. En el proceso de producción de obleas epitaxiales de carburo de silicio, es difícil cumplir con los requisitos cada vez más estrictos de las personas para el uso de materiales de grafito, lo que restringe seriamente su desarrollo y aplicación práctica. Por lo tanto, la tecnología de recubrimiento comenzó a aumentar.

2. Ventajas deRecubrimiento de SiC

Las propiedades físicas y químicas del recubrimiento tienen requisitos estrictos de resistencia a altas temperaturas y resistencia a la corrosión, que afectan directamente el rendimiento y la vida útil del producto. El material SiC tiene alta resistencia, alta dureza, bajo coeficiente de expansión térmica y buena conductividad térmica. Es un importante material estructural de alta temperatura y un material semiconductor de alta temperatura. Se aplica sobre base de grafito. Sus ventajas son:

-El SiC es resistente a la corrosión y puede envolver completamente la base de grafito y tiene buena densidad para evitar daños por gases corrosivos.

-El SiC tiene una alta conductividad térmica y una alta fuerza de unión con la base de grafito, lo que garantiza que el recubrimiento no se caiga fácilmente después de múltiples ciclos de alta y baja temperatura.

-El SiC tiene buena estabilidad química para evitar que el recubrimiento falle en una atmósfera corrosiva y de alta temperatura.

Además, los hornos epitaxiales de diferentes materiales requieren bandejas de grafito con diferentes indicadores de rendimiento. La adaptación del coeficiente de expansión térmica de los materiales de grafito requiere una adaptación a la temperatura de crecimiento del horno epitaxial. Por ejemplo, la temperatura de crecimiento epitaxial del carburo de silicio es alta y se requiere una bandeja con un alto coeficiente de expansión térmica. El coeficiente de expansión térmica del SiC es muy cercano al del grafito, lo que lo hace adecuado como material preferido para el recubrimiento superficial de la base de grafito.
Los materiales de SiC tienen una variedad de formas cristalinas, y las más comunes son 3C, 4H y 6H. Las diferentes formas cristalinas de SiC tienen diferentes usos. Por ejemplo, el 4H-SiC se puede utilizar para fabricar dispositivos de alta potencia; El 6H-SiC es el más estable y puede utilizarse para fabricar dispositivos optoelectrónicos; El 3C-SiC se puede utilizar para producir capas epitaxiales de GaN y fabricar dispositivos RF de SiC-GaN debido a su estructura similar a la del GaN. El 3C-SiC también se conoce comúnmente como β-SiC. Un uso importante del β-SiC es como película delgada y material de recubrimiento. Por tanto, el β-SiC es actualmente el principal material de recubrimiento.
Los recubrimientos de SiC se utilizan habitualmente en la producción de semiconductores. Se utilizan principalmente en sustratos, epitaxia, difusión por oxidación, grabado e implantación de iones. Las propiedades físicas y químicas del recubrimiento tienen requisitos estrictos de resistencia a altas temperaturas y resistencia a la corrosión, que afectan directamente el rendimiento y la vida útil del producto. Por tanto, la preparación del recubrimiento de SiC es fundamental.