CVD-Siliziumkarbidbeschichtung-2

CVD-Siliziumkarbid-Beschichtung

1. Warum gibt es einSiliziumkarbidbeschichtung

Die Epitaxieschicht ist ein spezieller einkristalliner Dünnfilm, der durch den Epitaxieprozess auf der Basis des Wafers gewachsen wird. Der Substratwafer und der epitaktische Dünnfilm werden zusammenfassend als Epitaxiewafer bezeichnet. Unter ihnen sind dieSiliziumkarbid-EpitaxieAuf dem leitfähigen Siliziumkarbid-Substrat wird eine Schicht aufgewachsen, um einen homogenen epitaktischen Siliziumkarbid-Wafer zu erhalten, der weiter zu Leistungsbauelementen wie Schottky-Dioden, MOSFETs und IGBTs verarbeitet werden kann. Unter diesen ist das 4H-SiC-Substrat das am weitesten verbreitete.

Da alle Geräte grundsätzlich auf Epitaxie realisiert werden, ist die Qualität vonEpitaxiehat einen großen Einfluss auf die Leistung des Geräts, die Qualität der Epitaxie wird jedoch durch die Verarbeitung von Kristallen und Substraten beeinflusst. Es befindet sich im mittleren Glied einer Branche und spielt eine sehr entscheidende Rolle bei der Entwicklung der Branche.

Die wichtigsten Methoden zur Herstellung epitaktischer Siliziumkarbidschichten sind: Verdampfungswachstumsverfahren; Flüssigphasenepitaxie (LPE); Molekularstrahlepitaxie (MBE); chemische Gasphasenabscheidung (CVD).

Unter diesen ist die chemische Gasphasenabscheidung (CVD) das beliebteste homoepitaktische Verfahren für 4H-SiC. Bei der 4-H-SiC-CVD-Epitaxie werden im Allgemeinen CVD-Geräte verwendet, die die Fortsetzung der Epitaxieschicht aus 4H-SiC-Kristall unter Bedingungen hoher Wachstumstemperatur gewährleisten können.

Bei CVD-Geräten kann das Substrat nicht direkt auf dem Metall oder einfach auf einer Unterlage zur epitaktischen Abscheidung platziert werden, da verschiedene Faktoren wie die Gasströmungsrichtung (horizontal, vertikal), Temperatur, Druck, Fixierung und herabfallende Schadstoffe eine Rolle spielen. Daher wird eine Basis benötigt, und dann wird das Substrat auf der Scheibe platziert, und dann wird eine epitaktische Abscheidung auf dem Substrat mithilfe der CVD-Technologie durchgeführt. Bei dieser Basis handelt es sich um die SiC-beschichtete Graphitbasis.

Als Kernkomponente weist die Graphitbasis die Eigenschaften einer hohen spezifischen Festigkeit und eines spezifischen Moduls sowie einer guten Temperaturwechselbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit auf. Während des Produktionsprozesses wird der Graphit jedoch aufgrund der Rückstände korrosiver Gase und organischer Metalle korrodiert und pulverisiert Materie, und die Lebensdauer der Graphitbasis wird stark reduziert.

Gleichzeitig verunreinigt das heruntergefallene Graphitpulver den Span. Im Produktionsprozess von Siliziumkarbid-Epitaxiewafern ist es schwierig, die immer strengeren Anforderungen der Menschen an die Verwendung von Graphitmaterialien zu erfüllen, was deren Entwicklung und praktische Anwendung erheblich einschränkt. Daher begann der Aufstieg der Beschichtungstechnologie.

2. Vorteile vonSiC-Beschichtung

Die physikalischen und chemischen Eigenschaften der Beschichtung stellen strenge Anforderungen an hohe Temperaturbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit, die sich direkt auf die Ausbeute und Lebensdauer des Produkts auswirken. SiC-Material hat eine hohe Festigkeit, eine hohe Härte, einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten und eine gute Wärmeleitfähigkeit. Es ist ein wichtiges Hochtemperatur-Strukturmaterial und Hochtemperatur-Halbleitermaterial. Es wird auf Graphitbasis aufgetragen. Seine Vorteile sind:

-SiC ist korrosionsbeständig und kann die Graphitbasis vollständig umhüllen und hat eine gute Dichte, um Schäden durch korrosives Gas zu vermeiden.

-SiC verfügt über eine hohe Wärmeleitfähigkeit und eine hohe Bindungsfestigkeit mit der Graphitbasis, wodurch sichergestellt wird, dass die Beschichtung nach mehreren Hochtemperatur- und Niedertemperaturzyklen nicht leicht abfällt.

-SiC verfügt über eine gute chemische Stabilität, um zu verhindern, dass die Beschichtung in einer Hochtemperatur- und korrosiven Atmosphäre versagt.

Darüber hinaus erfordern Epitaxieöfen aus unterschiedlichen Materialien Graphitschalen mit unterschiedlichen Leistungsindikatoren. Die Anpassung des Wärmeausdehnungskoeffizienten von Graphitmaterialien erfordert eine Anpassung an die Wachstumstemperatur des Epitaxieofens. Beispielsweise ist die Temperatur beim epitaktischen Wachstum von Siliziumkarbid hoch und es ist eine Schale mit einem hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten erforderlich. Der thermische Ausdehnungskoeffizient von SiC kommt dem von Graphit sehr nahe und eignet sich daher als bevorzugtes Material für die Oberflächenbeschichtung der Graphitbasis.
SiC-Materialien haben verschiedene Kristallformen, die häufigsten sind 3C, 4H und 6H. Verschiedene Kristallformen von SiC haben unterschiedliche Verwendungszwecke. Beispielsweise kann 4H-SiC zur Herstellung von Hochleistungsgeräten verwendet werden; 6H-SiC ist am stabilsten und kann zur Herstellung optoelektronischer Geräte verwendet werden; 3C-SiC kann aufgrund seiner ähnlichen Struktur wie GaN zur Herstellung von GaN-Epitaxieschichten und zur Herstellung von SiC-GaN-HF-Geräten verwendet werden. 3C-SiC wird üblicherweise auch als β-SiC bezeichnet. Eine wichtige Verwendung von β-SiC ist die Verwendung als Dünnschicht- und Beschichtungsmaterial. Daher ist β-SiC derzeit das Hauptmaterial für die Beschichtung.
SiC-Beschichtungen werden häufig in der Halbleiterproduktion verwendet. Sie werden hauptsächlich in den Bereichen Substrate, Epitaxie, Oxidationsdiffusion, Ätzen und Ionenimplantation eingesetzt. Die physikalischen und chemischen Eigenschaften der Beschichtung stellen strenge Anforderungen an die Hochtemperaturbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit, die sich direkt auf die Ausbeute und Lebensdauer des Produkts auswirken. Daher ist die Vorbereitung der SiC-Beschichtung von entscheidender Bedeutung.