SiC涂层石墨基座
99 2023-05-10
在晶圆制造过程中,一些晶圆衬底上要进一步构建外延层以便于制造器件,典型的有LED发光器件,需要在硅衬底上面制备GaAs的外延层;在导电型的SiC衬底上面生长SiC外延层用于构建诸如SBD、MOSFET等的器件,用于高压、大电流等功率应用;在半绝缘型的SiC衬底上面构建GaN外延层,进一步构造HEMT等器件,用于通信等射频应用。这个这个过程中离不开CVD设备。http://www.ic-bom.com/
在CVD设备中,衬底是不能直接放在金属或者简单的放置在某个底座上面进行外延沉积,因为其中涉及到气体流向(水平、垂直)、温度、压力、固定、脱落污染物等各方面的影响因素。因此需要用到一个基座,然后将衬底放置在盘上,然后再利用CVD技术在衬底上面进行外延沉积,这个基座就是SiC涂层石墨基座(又可以叫做托盘)。
SiC涂层石墨基座常用于金属有机物化学气相沉积(MOCVD)设备中支撑和加热单晶衬底的部件。SiC涂层石墨基座的热稳定性、热均匀性等性能参数对外延材料生长的质量起到决定性作用,因此是MOCVD设备的核心关键部件。
金属有机物化学气相沉积(MOCVD)技术是目前进行蓝光LED中GaN薄膜外延生长的主流技术,具有操作简单、生长速率可控、生长出的GaN薄膜纯度高等优点。用于GaN薄膜外延生长的承载基座,作为MOCVD设备反应腔内重要部件,需要有耐高温、热传导率均匀、化学稳定性良好、较强的抗热震性等优点,石墨材料能满足上述条件。
石墨基座作为MOCVD设备中的核心零部件之一,是衬底基片的承载体和发热体,直接决定薄膜材料的均匀性和纯度,因此它的品质直接影响了外延片的制备,同时随着使用次数增加、工况环节变化,又极容易损耗,属于耗材。
虽然石墨具有优异的热导率和稳定性使其作为MOCVD设备的基座部件有很好的优势,但在生产过程中石墨会因为腐蚀性气体和金属有机物的残留,使其发生腐蚀掉粉,石墨基座的使用寿命会大打折扣。与此同时,掉落的石墨粉体会对芯片造成污染。http://www.ic-bom.com/
涂层技术的出现能够提供表面粉体固定、增强热导率、均衡热分布,成为了解决该问题的主要技术。石墨基座在MOCVD设备中使用环境,石墨基座表面涂层应满足如下特点:
(1)能够对石墨基座进行全面包裹,并且致密性好,否则石墨基座在腐蚀气体中容易被腐蚀。
(2)与石墨基座结合强度高,保证在经历多次高温低温循环后,涂层不易脱落。
(3)具有较好的化学稳定性,避免涂层在高温且具有腐蚀性的气氛中失效。
SiC具有耐腐蚀高热导率、抗热冲击、高的化学稳定性等优点,能很好地在GaN外延气氛中工作。除此之外,SiC的热膨胀系数与石墨的热膨胀系数相差很小,因此SiC是作为石墨基座表面涂层的首选材料。http://www.ic-bom.com/
目前常见的SiC主要是3C、4H以及6H型,不同晶型的SiC用途不同。如4H-SiC可制造大功率器件;6H-SiC最稳定,可制造光电器件;3C-SiC因其结构与GaN相似,可用于生产GaN外延层,制造SiC-GaN射频器件。3C-SiC也通常被称为β-SiC,β-SiC的一个重要用途就是用作薄膜和涂层材料,因此,目前β-SiC是作涂层的主要的材料。