لماذا يعد طلاء SiC مادة أساسية رئيسية للنمو الفوقي لـ SiC؟

في معدات CVD، لا يمكن وضع الركيزة مباشرة على المعدن أو ببساطة على قاعدة للترسيب الفوقي، لأنها تنطوي على عوامل مختلفة مثل اتجاه تدفق الغاز (أفقي، عمودي)، ودرجة الحرارة، والضغط، والتثبيت، والملوثات المتساقطة. لذلك، هناك حاجة إلى قاعدة، ومن ثم يتم وضع الركيزة على القرص، ومن ثم يتم إجراء الترسيب الفوقي على الركيزة باستخدام تقنية CVD. هذه القاعدة هيقاعدة جرافيت مطلية بـ SiC.

كمكون أساسي، تتمتع قاعدة الجرافيت بقوة ومعامل محددين عاليين، ومقاومة جيدة للصدمات الحرارية ومقاومة للتآكل، ولكن أثناء عملية الإنتاج، سيتم تآكل الجرافيت ومسحوقه بسبب الغاز المتآكل المتبقي والمواد العضوية المعدنية، والخدمة سيتم تقليل عمر قاعدة الجرافيت بشكل كبير. وفي الوقت نفسه، سوف يسبب مسحوق الجرافيت المتساقط تلوثًا للرقاقة. في عملية الإنتاجرقائق كربيد السيليكون الفوقي، من الصعب تلبية متطلبات الاستخدام الصارمة بشكل متزايد لمواد الجرافيت، مما يحد بشكل خطير من تطويرها وتطبيقها العملي. ولذلك، بدأت تكنولوجيا الطلاء في الارتفاع.

مزايا طلاء SiC في صناعة أشباه الموصلات

الخصائص الفيزيائية والكيميائية للطلاء لها متطلبات صارمة لمقاومة درجات الحرارة العالية ومقاومة التآكل، مما يؤثر بشكل مباشر على إنتاجية المنتج وعمره. تتميز مادة SiC بقوة عالية وصلابة عالية ومعامل تمدد حراري منخفض وموصلية حرارية جيدة. إنها مادة هيكلية مهمة تتحمل درجات الحرارة العالية ومواد شبه موصلة تتحمل درجات الحرارة العالية. يتم تطبيقه على قاعدة الجرافيت. مزاياها هي:

1) SiC مقاوم للتآكل ويمكنه تغليف قاعدة الجرافيت بالكامل. إنها ذات كثافة جيدة وتتجنب الضرر الناتج عن الغازات المسببة للتآكل.

2) يتمتع SiC بموصلية حرارية عالية وقوة ربط عالية مع قاعدة الجرافيت، مما يضمن أن الطلاء ليس من السهل أن يسقط بعد دورات متعددة لدرجة الحرارة العالية والمنخفضة.

3) يتمتع SiC بثبات كيميائي جيد لتجنب فشل الطلاء في درجة حرارة عالية وجو مسبب للتآكل.

الخصائص الفيزيائية الأساسية لطلاء CVD SiC

بالإضافة إلى ذلك، تتطلب الأفران الفوقية المصنوعة من مواد مختلفة صواني جرافيت ذات مؤشرات أداء مختلفة. تتطلب مطابقة معامل التمدد الحراري لمواد الجرافيت التكيف مع درجة حرارة نمو الفرن الفوقي. على سبيل المثال، درجة حرارةتنضيد كربيد السيليكونمرتفع، ويلزم وجود صينية ذات معامل تمدد حراري عالي. معامل التمدد الحراري لـ SiC قريب جدًا من معامل التمدد الحراري للجرافيت، مما يجعله مناسبًا كمادة مفضلة للطلاء السطحي لقاعدة الجرافيت.

تحتوي مواد SiC على مجموعة متنوعة من الأشكال البلورية. وأكثرها شيوعًا هي 3C و4H و6H. SiC بأشكاله البلورية المختلفة له استخدامات مختلفة. على سبيل المثال، يمكن استخدام 4H-SiC لتصنيع أجهزة عالية الطاقة؛ 6H-SiC هو الأكثر استقرارًا ويمكن استخدامه لتصنيع الأجهزة الإلكترونية الضوئية؛ يمكن استخدام 3C-SiC لإنتاج طبقات GaN الفوقية وتصنيع أجهزة SiC-GaN RF نظرًا لبنيتها المشابهة لـ GaN. يُشار إلى 3C-SiC أيضًا باسم β-SiC. الاستخدام المهم لـ β-SiC هو استخدامه كطبقة رقيقة ومواد طلاء. لذلك، تعتبر β-SiC حاليًا المادة الرئيسية للطلاء.

التركيب الكيميائي لـ β-SiC

كمواد استهلاكية شائعة في إنتاج أشباه الموصلات، يتم استخدام طلاء SiC بشكل رئيسي في الركائز،انتشار الأكسدةوالحفر وزرع الأيونات. الخصائص الفيزيائية والكيميائية للطلاء لها متطلبات صارمة لمقاومة درجات الحرارة العالية ومقاومة التآكل، مما يؤثر بشكل مباشر على إنتاجية المنتج وعمره. ولذلك، فإن إعداد طلاء SiC أمر بالغ الأهمية.