Revêtement en carbure de silicium CVD-2

Revêtement en carbure de silicium CVD

1. Pourquoi y a-t-il unrevêtement en carbure de silicium

La couche épitaxiale est un film mince monocristallin spécifique développé sur la base de la tranche par le biais du processus épitaxial. La tranche de substrat et le film mince épitaxial sont collectivement appelés tranches épitaxiales. Parmi eux, leépitaxie au carbure de siliciumLa couche est développée sur le substrat conducteur en carbure de silicium pour obtenir une tranche épitaxiale homogène en carbure de silicium, qui peut ensuite être transformée en dispositifs de puissance tels que des diodes Schottky, des MOSFET et des IGBT. Parmi eux, le plus utilisé est le substrat 4H-SiC.

Puisque tous les appareils sont essentiellement réalisés par épitaxie, la qualité deépitaxiea un grand impact sur les performances de l'appareil, mais la qualité de l'épitaxie est affectée par le traitement des cristaux et des substrats. Il se situe au niveau intermédiaire d’une industrie et joue un rôle très critique dans le développement de l’industrie.

Les principales méthodes de préparation des couches épitaxiales de carbure de silicium sont : la méthode de croissance par évaporation ; épitaxie en phase liquide (LPE) ; épitaxie par jet moléculaire (MBE); dépôt chimique en phase vapeur (CVD).

Parmi eux, le dépôt chimique en phase vapeur (CVD) est la méthode homoépitaxiale du 4H-SiC la plus populaire. L'épitaxie 4-H-SiC-CVD utilise généralement un équipement CVD, qui peut assurer la continuation de la couche épitaxiale de cristal 4H SiC dans des conditions de température de croissance élevées.

Dans les équipements CVD, le substrat ne peut pas être posé directement sur le métal ou simplement posé sur une base pour un dépôt épitaxial, car cela implique divers facteurs tels que la direction du flux de gaz (horizontal, vertical), la température, la pression, la fixation et la chute des polluants. Par conséquent, une base est nécessaire, puis le substrat est placé sur le disque, puis un dépôt épitaxial est effectué sur le substrat à l'aide de la technologie CVD. Cette base est la base en graphite revêtue de SiC.

En tant que composant central, la base de graphite présente les caractéristiques d'une résistance spécifique et d'un module spécifique élevés, d'une bonne résistance aux chocs thermiques et à la corrosion, mais pendant le processus de production, le graphite sera corrodé et réduit en poudre en raison des résidus de gaz corrosifs et de métaux organiques. matière, et la durée de vie de la base en graphite sera considérablement réduite.

Dans le même temps, la poudre de graphite tombée polluera la puce. Dans le processus de production de plaquettes épitaxiales en carbure de silicium, il est difficile de répondre aux exigences de plus en plus strictes concernant l'utilisation de matériaux en graphite, ce qui limite sérieusement son développement et son application pratique. Par conséquent, la technologie du revêtement a commencé à se développer.

2. Avantages deRevêtement SiC

Les propriétés physiques et chimiques du revêtement ont des exigences strictes en matière de résistance aux températures élevées et à la corrosion, qui affectent directement le rendement et la durée de vie du produit. Le matériau SiC présente une résistance élevée, une dureté élevée, un faible coefficient de dilatation thermique et une bonne conductivité thermique. Il s'agit d'un matériau structurel à haute température et d'un matériau semi-conducteur à haute température important. Il est appliqué sur une base en graphite. Ses avantages sont :

-SiC est résistant à la corrosion et peut envelopper entièrement la base en graphite, et a une bonne densité pour éviter les dommages causés par les gaz corrosifs.

-SiC a une conductivité thermique élevée et une force de liaison élevée avec la base en graphite, garantissant que le revêtement ne tombe pas facilement après plusieurs cycles à haute et basse température.

-Le SiC a une bonne stabilité chimique pour empêcher le revêtement de se détériorer dans une atmosphère corrosive et à haute température.

De plus, les fours épitaxiaux de différents matériaux nécessitent des plateaux en graphite avec des indicateurs de performances différents. L'adaptation du coefficient de dilatation thermique des matériaux graphite nécessite une adaptation à la température de croissance du four épitaxial. Par exemple, la température de croissance épitaxiale du carbure de silicium est élevée et un plateau présentant un coefficient de dilatation thermique élevé est requis. Le coefficient de dilatation thermique du SiC est très proche de celui du graphite, ce qui en fait le matériau préféré pour le revêtement de surface de la base en graphite.
Les matériaux SiC ont une variété de formes cristallines, les plus courantes étant 3C, 4H et 6H. Différentes formes cristallines de SiC ont des utilisations différentes. Par exemple, le 4H-SiC peut être utilisé pour fabriquer des dispositifs haute puissance ; Le 6H-SiC est le plus stable et peut être utilisé pour fabriquer des dispositifs optoélectroniques ; Le 3C-SiC peut être utilisé pour produire des couches épitaxiales de GaN et fabriquer des dispositifs RF SiC-GaN en raison de sa structure similaire à celle du GaN. Le 3C-SiC est également communément appelé β-SiC. Une utilisation importante du β-SiC est celle d’un film mince et d’un matériau de revêtement. Par conséquent, le β-SiC est actuellement le principal matériau de revêtement.
Les revêtements SiC sont couramment utilisés dans la production de semi-conducteurs. Ils sont principalement utilisés dans les substrats, l'épitaxie, l'oxydation diffusion, la gravure et l'implantation ionique. Les propriétés physiques et chimiques du revêtement ont des exigences strictes en matière de résistance aux températures élevées et à la corrosion, qui affectent directement le rendement et la durée de vie du produit. La préparation du revêtement SiC est donc cruciale.