เหตุใดการเคลือบ SiC จึงเป็นวัสดุหลักที่สำคัญสำหรับการเจริญเติบโตของเยื่อบุผิว SiC

ในอุปกรณ์ CVD ไม่สามารถวางซับสเตรตบนโลหะโดยตรงหรือเพียงบนฐานสำหรับการสะสมที่เยื่อบุผิว เนื่องจากเกี่ยวข้องกับปัจจัยหลายอย่าง เช่น ทิศทางการไหลของก๊าซ (แนวนอน แนวตั้ง) อุณหภูมิ ความดัน การตรึง และมลพิษที่ตกลงมา ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีฐาน จากนั้นจึงวางซับสเตรตบนจาน จากนั้นจึงทำการสะสมอีพิแทกเซียลบนซับสเตรตโดยใช้เทคโนโลยี CVD ฐานนี้คือฐานกราไฟท์เคลือบ SiC.

ในฐานะส่วนประกอบหลัก ฐานกราไฟท์มีความแข็งแรงจำเพาะและโมดูลัสสูง ทนต่อแรงกระแทกจากความร้อนและการกัดกร่อนได้ดี แต่ในระหว่างกระบวนการผลิต กราไฟท์จะถูกสึกกร่อนและเป็นผงเนื่องจากก๊าซที่มีฤทธิ์กัดกร่อนและอินทรียวัตถุของโลหะตกค้าง และบริการ อายุการใช้งานของฐานกราไฟท์จะลดลงอย่างมาก ในเวลาเดียวกัน ผงกราไฟท์ที่ตกลงมาจะทำให้เกิดการปนเปื้อนกับชิป ในกระบวนการผลิตของเวเฟอร์เอพิเทแอกเชียลซิลิคอนคาร์ไบด์เป็นเรื่องยากที่จะปฏิบัติตามข้อกำหนดการใช้งานวัสดุกราไฟท์ที่เข้มงวดมากขึ้นของผู้คน ซึ่งเป็นการจำกัดการพัฒนาและการใช้งานจริงอย่างจริงจัง เทคโนโลยีการเคลือบจึงเริ่มมีมากขึ้น

ข้อดีของการเคลือบ SiC ในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์

คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของสารเคลือบมีข้อกำหนดที่เข้มงวดสำหรับการทนต่ออุณหภูมิสูงและทนต่อการกัดกร่อน ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อผลผลิตและอายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์ วัสดุ SiC มีความแข็งแรงสูง ความแข็งสูง ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำ และการนำความร้อนที่ดี เป็นวัสดุโครงสร้างที่มีอุณหภูมิสูงและวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่มีอุณหภูมิสูงที่สำคัญ มันถูกนำไปใช้กับฐานกราไฟท์ ข้อดีของมันคือ:

1) SiC ทนต่อการกัดกร่อนและสามารถพันฐานกราไฟท์ได้เต็มที่ มีความหนาแน่นที่ดีและหลีกเลี่ยงความเสียหายจากก๊าซที่มีฤทธิ์กัดกร่อน

2) SiC มีค่าการนำความร้อนสูงและมีความแข็งแรงในการยึดเกาะสูงกับฐานกราไฟท์ ทำให้มั่นใจได้ว่าสารเคลือบจะไม่หลุดออกง่ายหลังจากผ่านรอบอุณหภูมิสูงและอุณหภูมิต่ำหลายครั้ง

3)SiC มีเสถียรภาพทางเคมีที่ดีเพื่อหลีกเลี่ยงความล้มเหลวของการเคลือบในบรรยากาศที่มีอุณหภูมิสูงและมีฤทธิ์กัดกร่อน

คุณสมบัติทางกายภาพพื้นฐานของการเคลือบ CVD SiC

นอกจากนี้ เตาหลอมแบบเอปิเทกเซียลที่ทำจากวัสดุต่างกันยังต้องใช้ถาดกราไฟท์ซึ่งมีตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพที่แตกต่างกัน การจับคู่ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนของวัสดุกราไฟท์จำเป็นต้องปรับให้เข้ากับอุณหภูมิการเจริญเติบโตของเตาเผาแบบเอพิแทกเซียล เช่น อุณหภูมิของepitaxy ซิลิคอนคาร์ไบด์สูงและจำเป็นต้องมีถาดที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนสูง ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนของ SiC ใกล้เคียงกับค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวของกราไฟท์มาก ทำให้เหมาะสมเป็นวัสดุที่ต้องการสำหรับการเคลือบพื้นผิวของฐานกราไฟท์

วัสดุ SiC มีรูปแบบคริสตัลหลากหลาย ที่พบบ่อยที่สุดคือ 3C, 4H และ 6H SiC ของผลึกรูปแบบต่างๆ มีประโยชน์ที่แตกต่างกัน 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 ดังนั้นในปัจจุบัน β-SiC จึงเป็นวัสดุหลักในการเคลือบ

โครงสร้างทางเคมีของβ-SiC

เนื่องจากเป็นวัสดุสิ้นเปลืองทั่วไปในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ การเคลือบ SiC จึงถูกใช้เป็นหลักในพื้นผิว, epitaxy,การแพร่กระจายของออกซิเดชันการแกะสลักและการฝังไอออน คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของสารเคลือบมีข้อกำหนดที่เข้มงวดสำหรับการทนต่ออุณหภูมิสูงและทนต่อการกัดกร่อน ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อผลผลิตและอายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์ ดังนั้นการเตรียมการเคลือบ SiC จึงมีความสำคัญ