1. لماذا يوجد أطلاء كربيد السيليكون
الطبقة الفوقي عبارة عن طبقة رقيقة بلورية مفردة محددة يتم زراعتها على أساس الرقاقة من خلال العملية الفوقي. يُطلق على رقاقة الركيزة والأغشية الرقيقة الفوقي مجتمعة اسم الرقائق الفوقي. من بينها،كربيد السيليكون الفوقيتتم زراعة طبقة على ركيزة موصلة من كربيد السيليكون للحصول على رقاقة فوقي متجانسة من كربيد السيليكون، والتي يمكن تحويلها أيضًا إلى أجهزة طاقة مثل ثنائيات شوتكي، وMOSFETs، وIGBTs. من بينها، الأكثر استخدامًا هو الركيزة 4H-SiC.
نظرًا لأن جميع الأجهزة يتم تحقيقها بشكل أساسي على النضوج، فإن جودةنفوقله تأثير كبير على أداء الجهاز، لكن جودة النفوق تتأثر بمعالجة البلورات والركائز. إنها تقع في الرابط الأوسط للصناعة وتلعب دورًا حاسمًا للغاية في تطوير الصناعة.
الطرق الرئيسية لتحضير الطبقات الفوقية من كربيد السيليكون هي: طريقة النمو بالتبخر؛ تنضيد الطور السائل (LPE)؛ تنضيد الشعاع الجزيئي (MBE) ؛ ترسيب البخار الكيميائي (CVD).
من بينها، يعد ترسيب البخار الكيميائي (CVD) الطريقة الأكثر شيوعًا للتحلل المتجانس 4H-SiC. يستخدم الفوق 4-H-SiC-CVD بشكل عام معدات CVD، والتي يمكن أن تضمن استمرار الطبقة الفوقية 4H crystal SiC في ظل ظروف درجة حرارة النمو المرتفعة.
في معدات الأمراض القلبية الوعائية، لا يمكن وضع الركيزة مباشرة على المعدن أو وضعها 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 هي قاعدة الجرافيت المطلية بـ SiC.
كمكون أساسي، تتميز قاعدة الجرافيت بخصائص قوة محددة عالية ومعامل محدد، ومقاومة جيدة للصدمات الحرارية ومقاومة للتآكل، ولكن أثناء عملية الإنتاج، سيتم تآكل الجرافيت ومسحوقه بسبب بقايا الغازات المسببة للتآكل والمعادن العضوية المادة، وسيتم تقليل عمر خدمة قاعدة الجرافيت بشكل كبير.
وفي الوقت نفسه، فإن مسحوق الجرافيت المتساقط سوف يلوث الرقاقة. في عملية إنتاج الرقائق الفوقية من كربيد السيليكون، من الصعب تلبية متطلبات الناس الصارمة بشكل متزايد لاستخدام مواد الجرافيت، مما يحد بشكل خطير من تطويرها وتطبيقها العملي. ولذلك، بدأت تكنولوجيا الطلاء في الارتفاع.
2. مزاياطلاء سيك
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:
-SiC مقاوم للتآكل ويمكنه تغليف قاعدة الجرافيت بالكامل، وله كثافة جيدة لتجنب الضرر الناتج عن الغاز المتآكل.
- يتمتع SiC بموصلية حرارية عالية وقوة ربط عالية مع قاعدة الجرافيت، مما يضمن عدم سقوط الطلاء بسهولة بعد دورات متعددة لدرجة الحرارة العالية والمنخفضة.
- يتمتع SiC بثبات كيميائي جيد لمنع الطلاء من الفشل في درجات الحرارة العالية والجو المسبب للتآكل.
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، تكون درجة حرارة النمو الفوقي لكربيد السيليكون مرتفعة، ويلزم استخدام 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. الأشكال البلورية المختلفة من SiC لها 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.
تستخدم طلاءات SiC بشكل شائع في إنتاج أشباه الموصلات. وهي تستخدم أساسا في ركائز، النضوج، انتشار الأكسدة، النقش وزرع الأيونات. الخصائص الفيزيائية والكيميائية للطلاء لها متطلبات صارمة فيما يتعلق بمقاومة درجات الحرارة العالية ومقاومة التآكل، مما يؤثر بشكل مباشر على إنتاجية المنتج وعمره. ولذلك، فإن إعداد طلاء SiC أمر بالغ الأهمية.
وقت النشر: 24 يونيو 2024