Por que o revestimento de SiC é um material essencial para o crescimento epitaxial de SiC?

Nos equipamentos CVD, o substrato não pode ser colocado diretamente sobre o metal ou simplesmente sobre uma base para deposição epitaxial, pois envolve diversos fatores como direção do fluxo de gás (horizontal, vertical), temperatura, pressão, fixação e queda de poluentes. Portanto, é necessária uma base e, em seguida, o substrato é colocado no disco e, em seguida, é realizada a deposição epitaxial no substrato usando a tecnologia CVD. Esta base é aBase de grafite revestida com SiC.

Como componente central, a base de grafite possui alta resistência e módulo específicos, boa resistência ao choque térmico e resistência à corrosão, mas durante o processo de produção, a grafite será corroída e pulverizada devido ao gás corrosivo residual e à matéria orgânica metálica, e o serviço a vida útil da base de grafite será bastante reduzida. Ao mesmo tempo, o pó de grafite caído causará contaminação do chip. No processo de produção debolachas epitaxiais de carboneto de silício, é difícil atender aos requisitos cada vez mais rigorosos de uso de materiais de grafite, o que restringe seriamente seu desenvolvimento e aplicação prática. Portanto, a tecnologia de revestimento começou a crescer.

Vantagens do revestimento SiC na indústria de semicondutores

As propriedades físicas e químicas do revestimento possuem requisitos rígidos de resistência a altas temperaturas e resistência à corrosão, que afetam diretamente o rendimento e a vida útil do produto. O material SiC possui alta resistência, alta dureza, baixo coeficiente de expansão térmica e boa condutividade térmica. É um importante material estrutural de alta temperatura e um material semicondutor de alta temperatura. É aplicado sobre base de grafite. Suas vantagens são:

1) O SiC é resistente à corrosão e pode envolver totalmente a base de grafite. Possui boa densidade e evita danos por gases corrosivos.

2) O SiC possui alta condutividade térmica e alta resistência de ligação com a base de grafite, garantindo que o revestimento não caia facilmente após vários ciclos de alta e baixa temperatura.

3)SiC tem boa estabilidade química para evitar a falha do revestimento em uma atmosfera corrosiva e de alta temperatura.

Propriedades físicas básicas do revestimento CVD SiC

Além disso, fornos epitaxiais de diferentes materiais requerem bandejas de grafite com diferentes indicadores de desempenho. A correspondência do coeficiente de expansão térmica dos materiais de grafite requer adaptação à temperatura de crescimento do forno epitaxial. Por exemplo, a temperatura deepitaxia de carboneto de silícioé alto e é necessária uma bandeja com alto coeficiente de expansão térmica. O coeficiente de expansão térmica do SiC é muito próximo ao do grafite, tornando-o adequado como material preferido para o revestimento superficial da base de grafite.

Os materiais de SiC possuem uma variedade de formas cristalinas. Os mais comuns são 3C, 4H e 6H. SiC de diferentes formas cristalinas tem usos diferentes. Por exemplo, o 4H-SiC pode ser usado para fabricar dispositivos de alta potência; O 6H-SiC é o mais estável e pode ser usado na fabricação de dispositivos optoeletrônicos; 3C-SiC pode ser usado para produzir camadas epitaxiais de GaN e fabricar dispositivos de RF SiC-GaN devido à sua estrutura semelhante ao GaN. 3C-SiC também é comumente referido como β-SiC. Um uso importante do β-SiC é como filme fino e material de revestimento. Portanto, o β-SiC é atualmente o principal material para revestimento.

Estrutura química de β-SiC

Como consumível comum na produção de semicondutores, o revestimento de SiC é usado principalmente em substratos, epitaxia,difusão de oxidação, ataque químico e implantação iônica. As propriedades físicas e químicas do revestimento possuem requisitos rígidos de resistência a altas temperaturas e resistência à corrosão, que afetam diretamente o rendimento e a vida útil do produto. Portanto, a preparação do revestimento de SiC é crítica.