1.ทำไมถึงมีกการเคลือบซิลิกอนคาร์ไบด์
ชั้นอีพิแทกเซียลเป็นฟิล์มบางผลึกเดี่ยวเฉพาะที่ปลูกบนพื้นฐานของเวเฟอร์ผ่านกระบวนการเอพิแทกเซียล เวเฟอร์ของสารตั้งต้นและฟิล์มบางของอีพิแทกเซียล เรียกรวมกันว่าเวเฟอร์อีพิแทกเซียล ในหมู่พวกเขาซิลิกอนคาร์ไบด์ epitaxisชั้นถูกปลูกบนซับสเตรตซิลิกอนคาร์ไบด์นำไฟฟ้าเพื่อให้ได้เวเฟอร์เอพิเทกเซียลที่เป็นเนื้อเดียวกันของซิลิคอนคาร์ไบด์ ซึ่งสามารถนำไปสร้างเพิ่มเติมเป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าได้ เช่น ไดโอดชอตกี, MOSFET และ IGBT สารตั้งต้นที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดคือ 4H-SiC
เนื่องจากอุปกรณ์ทั้งหมดได้รับการรับรู้โดยทั่วไปเกี่ยวกับ epitaxy คุณภาพของเยื่อบุผิวมีผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพของอุปกรณ์ แต่คุณภาพของ epitaxy ได้รับผลกระทบจากการประมวลผลของคริสตัลและซับสเตรต มันอยู่ตรงกลางระหว่างอุตสาหกรรมและมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาอุตสาหกรรม
วิธีการหลักในการเตรียมชั้นเยื่อบุผิวของซิลิกอนคาร์ไบด์คือ: วิธีการเจริญเติบโตของการระเหย; epitaxy เฟสของเหลว (LPE); epitaxy ลำแสงโมเลกุล (MBE); การสะสมไอสารเคมี (CVD)
ในบรรดาวิธีเหล่านั้น การสะสมไอสารเคมี (CVD) เป็นวิธี 4H-SiC แบบโฮโมอีพิแอกเซียลที่ได้รับความนิยมมากที่สุด โดยทั่วไป Epitaxy 4-H-SiC-CVD จะใช้อุปกรณ์ CVD ซึ่งสามารถรับประกันความต่อเนื่องของ Crystal SiC ชั้น epitaxis 4H ภายใต้สภาวะที่มีอุณหภูมิสูง
ในอุปกรณ์ CVD ไม่สามารถวางซับสเตรตบนโลหะโดยตรงหรือเพียงแค่วางบนฐานสำหรับการสะสมที่เยื่อบุผิว เนื่องจากซับสเตรตเกี่ยวข้องกับปัจจัยหลายอย่าง เช่น ทิศทางการไหลของก๊าซ (แนวนอน แนวตั้ง) อุณหภูมิ ความดัน การตรึง และมลพิษที่ตกลงมา ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีฐาน จากนั้นจึงวางซับสเตรตบนจาน จากนั้นจึงทำการสะสมอีพิแทกเซียลบนซับสเตรตโดยใช้เทคโนโลยี CVD ฐานนี้เป็นฐานกราไฟท์เคลือบ SiC
ฐานกราไฟท์เป็นส่วนประกอบหลักซึ่งมีคุณลักษณะเฉพาะที่มีความแข็งแรงจำเพาะสูงและโมดูลัสจำเพาะ ทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิและการกัดกร่อนได้ดี แต่ในระหว่างกระบวนการผลิต กราไฟท์จะสึกกร่อนและเป็นผงเนื่องจากมีสารตกค้างของก๊าซที่มีฤทธิ์กัดกร่อนและโลหะอินทรีย์ สสารและอายุการใช้งานของฐานกราไฟท์จะลดลงอย่างมาก
ในเวลาเดียวกัน ผงกราไฟท์ที่ตกลงมาจะทำให้ชิปเกิดมลพิษ ในกระบวนการผลิตเวเฟอร์เอพิเทแอกเชียลซิลิคอนคาร์ไบด์ เป็นเรื่องยากที่จะตอบสนองข้อกำหนดที่เข้มงวดมากขึ้นของผู้คนในการใช้วัสดุกราไฟท์ ซึ่งเป็นการจำกัดการพัฒนาและการใช้งานจริงอย่างจริงจัง เทคโนโลยีการเคลือบจึงเริ่มมีมากขึ้น
2. ข้อดีของการเคลือบ SiC
คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของสารเคลือบมีข้อกำหนดที่เข้มงวดสำหรับการทนต่ออุณหภูมิสูงและทนต่อการกัดกร่อน ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อผลผลิตและอายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์ วัสดุ SiC มีความแข็งแรงสูง ความแข็งสูง ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำ และการนำความร้อนที่ดี เป็นวัสดุโครงสร้างที่มีอุณหภูมิสูงและวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่มีอุณหภูมิสูงที่สำคัญ มันถูกนำไปใช้กับฐานกราไฟท์ ข้อดีของมันคือ:
-SiC ทนต่อการกัดกร่อนและสามารถพันฐานกราไฟท์ได้เต็มที่ และมีความหนาแน่นที่ดีเพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายจากก๊าซที่มีฤทธิ์กัดกร่อน
-SiC มีค่าการนำความร้อนสูงและมีความแข็งแรงในการยึดเกาะสูงกับฐานกราไฟท์ ทำให้มั่นใจได้ว่าสารเคลือบจะไม่หลุดร่วงง่ายหลังจากผ่านรอบอุณหภูมิสูงและอุณหภูมิต่ำหลายครั้ง
-SiC มีเสถียรภาพทางเคมีที่ดีเพื่อป้องกันไม่ให้การเคลือบล้มเหลวในบรรยากาศที่มีอุณหภูมิสูงและมีฤทธิ์กัดกร่อน
นอกจากนี้ เตาหลอมแบบเอปิเทกเซียลที่ทำจากวัสดุต่างกันยังต้องใช้ถาดกราไฟท์ซึ่งมีตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพที่แตกต่างกัน การจับคู่ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนของวัสดุกราไฟท์จำเป็นต้องปรับให้เข้ากับอุณหภูมิการเจริญเติบโตของเตาเผาแบบเอพิแทกเซียล ตัวอย่างเช่น อุณหภูมิของการเจริญเติบโตของเยื่อบุผิวซิลิคอนคาร์ไบด์อยู่ในระดับสูง และจำเป็นต้องมีการจับคู่ถาดที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนสูง ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนของ SiC ใกล้เคียงกับค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวของกราไฟท์มาก ทำให้เหมาะสมเป็นวัสดุที่ต้องการสำหรับการเคลือบพื้นผิวของฐานกราไฟท์
วัสดุ SiC มีรูปแบบคริสตัลหลากหลาย และรูปแบบที่พบบ่อยที่สุดคือ 3C, 4H และ 6H SiC รูปแบบผลึกที่แตกต่างกันมีประโยชน์ที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น 4H-SiC สามารถใช้ในการผลิตอุปกรณ์กำลังสูง 6H-SiC มีความเสถียรที่สุดและสามารถใช้ในการผลิตอุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ 3C-SiC สามารถใช้ในการผลิตชั้น epitaxis ของ GaN และผลิตอุปกรณ์ RF SiC-GaN เนื่องจากมีโครงสร้างคล้ายกับ GaN 3C-SiC เรียกอีกอย่างว่า β-SiC การใช้งานที่สำคัญของ β-SiC คือเป็นฟิล์มบางและวัสดุเคลือบ ดังนั้นปัจจุบัน β-SiC จึงเป็นวัสดุหลักในการเคลือบ
การเคลือบ SiC มักใช้ในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ ส่วนใหญ่จะใช้ในซับสเตรต อีพิแทกซี การแพร่กระจายของออกซิเดชัน การแกะสลัก และการฝังไอออน คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของการเคลือบมีข้อกำหนดที่เข้มงวดเกี่ยวกับความต้านทานต่ออุณหภูมิสูงและความต้านทานการกัดกร่อน ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อผลผลิตและอายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์ ดังนั้นการเตรียมการเคลือบ SiC จึงมีความสำคัญ
เวลาโพสต์: 24 มิ.ย. 2024