Semicera Semiconductor plánuje celosvetovo zvýšiť výrobu základných komponentov pre zariadenia na výrobu polovodičov. Do roku 2027 je naším cieľom založiť novú továreň s rozlohou 20 000 metrov štvorcových s celkovou investíciou 70 miliónov USD. Jedna z našich hlavných zložiek,nosič plátku z karbidu kremíka (SiC)., tiež známy ako susceptor, zaznamenal významný pokrok. Takže, čo presne je tento zásobník, ktorý drží oblátky?
V procese výroby doštičiek sú epitaxné vrstvy postavené na určitých substrátoch doštičiek, aby sa vytvorili zariadenia. Napríklad epitaxné vrstvy GaAs sa pripravujú na kremíkových substrátoch pre zariadenia LED, epitaxné vrstvy SiC sa pestujú na vodivých substrátoch SiC pre energetické aplikácie, ako sú SBD a MOSFET, a epitaxné vrstvy GaN sú konštruované na poloizolačných substrátoch SiC pre RF aplikácie, ako sú HEMT. . Tento proces do značnej miery závisí odchemická depozícia z pár (CVD)zariadení.
V zariadeniach CVD nemožno substráty umiestniť priamo na kov alebo jednoduchú základňu na epitaxnú depozíciu v dôsledku rôznych faktorov, ako je prietok plynu (horizontálny, vertikálny), teplota, tlak, stabilita a kontaminácia. Preto sa na umiestnenie substrátu používa susceptor, ktorý umožňuje epitaxnú depozíciu pomocou technológie CVD. Tento susceptor jeGrafitový susceptor potiahnutý SiC.
Grafitové susceptory potiahnuté SiC sa zvyčajne používajú v zariadeniach na chemickú depozíciu z kovových pár (MOCVD) na podopretie a ohrev monokryštálových substrátov. Tepelná stabilita a rovnomernosť Grafitové susceptory potiahnuté SiCsú rozhodujúce pre kvalitu rastu epitaxných materiálov, vďaka čomu sú základnou súčasťou vybavenia MOCVD (popredné spoločnosti zaoberajúce sa vybavením MOCVD, ako sú Veeco a Aixtron). V súčasnosti je technológia MOCVD široko používaná pri epitaxnom raste GaN filmov pre modré LED vďaka svojej jednoduchosti, kontrolovateľnej rýchlosti rastu a vysokej čistote. Ako nevyhnutná súčasť MOCVD reaktora jesusceptor pre epitaxný rast GaN filmumusí mať odolnosť voči vysokej teplote, rovnomernú tepelnú vodivosť, chemickú stabilitu a silnú odolnosť proti tepelným šokom. Grafit tieto požiadavky dokonale spĺňa.
Ako základná súčasť zariadenia MOCVD grafitový susceptor podporuje a ohrieva monokryštálové substráty, čo priamo ovplyvňuje rovnomernosť a čistotu filmových materiálov. Jeho kvalita priamo ovplyvňuje prípravu epitaxných oplátok. Avšak so zvýšeným používaním a rôznymi pracovnými podmienkami sa grafitové susceptory ľahko opotrebúvajú a považujú sa za spotrebný materiál.
MOCVD susceptorymusia mať určité vlastnosti povlaku, aby spĺňali tieto požiadavky:
- - Dobré pokrytie:Povlak musí úplne pokryť grafitový susceptor s vysokou hustotou, aby sa zabránilo korózii v prostredí korozívnych plynov.
- - Vysoká pevnosť spoja:Povlak sa musí pevne spojiť s grafitovým susceptorom, vydržať viacnásobné vysokoteplotné a nízkoteplotné cykly bez odlupovania.
- - Chemická stabilita:Povlak musí byť chemicky stabilný, aby sa zabránilo zlyhaniu vo vysokoteplotnom a korozívnom prostredí.
SiC so svojou odolnosťou proti korózii, vysokou tepelnou vodivosťou, odolnosťou voči tepelným šokom a vysokou chemickou stabilitou dobre funguje v epitaxnom prostredí GaN. Okrem toho koeficient tepelnej rozťažnosti SiC je podobný grafitu, vďaka čomu je SiC preferovaným materiálom pre povlaky grafitových susceptorov.
V súčasnosti medzi bežné typy SiC patria 3C, 4H a 6H, pričom každý je vhodný pre iné aplikácie. Napríklad 4H-SiC môže produkovať vysokovýkonné zariadenia, 6H-SiC je stabilný a používa sa pre optoelektronické zariadenia, zatiaľ čo 3C-SiC má podobnú štruktúru ako GaN, vďaka čomu je vhodný na výrobu epitaxnej vrstvy GaN a SiC-GaN RF zariadenia. 3C-SiC, tiež známy ako β-SiC, sa používa hlavne ako film a náterový materiál, vďaka čomu je primárnym materiálom pre nátery.
Existujú rôzne spôsoby prípravySiC povlakyvrátane sol-gélu, zalievania, kefovania, plazmového striekania, chemickej reakcie pár (CVR) a chemického nanášania pár (CVD).
Spomedzi nich je metódou zabudovania proces spekania v tuhej fáze pri vysokej teplote. Umiestnením grafitového substrátu do zalievacieho prášku obsahujúceho Si a C prášok a spekaním v prostredí inertného plynu sa na grafitovom substráte vytvorí SiC povlak. Táto metóda je jednoduchá a náter dobre priľne k podkladu. Avšak povlaku chýba rovnomernosť hrúbky a môže mať póry, čo vedie k zlej odolnosti voči oxidácii.
Metóda nanášania striekaním
Metóda nanášania striekaním zahŕňa striekanie tekutých surovín na povrch grafitového substrátu a ich vytvrdzovanie pri špecifickej teplote, aby sa vytvoril povlak. Táto metóda je jednoduchá a nákladovo efektívna, ale vedie k slabej väzbe medzi povlakom a substrátom, zlej rovnomernosti povlaku a tenkým povlakom s nízkou odolnosťou voči oxidácii, čo si vyžaduje pomocné metódy.
Metóda rozprašovania iónovým lúčom
Striekanie iónovým lúčom využíva pištoľ s iónovým lúčom na rozprašovanie roztavených alebo čiastočne roztavených materiálov na povrch grafitového substrátu, čím sa po stuhnutí vytvorí povlak. Táto metóda je jednoduchá a vytvára husté SiC povlaky. Tenké povlaky však majú slabú odolnosť proti oxidácii, ktorá sa často používa pre kompozitné povlaky SiC na zlepšenie kvality.
Sol-Gélová metóda
Metóda sol-gél zahŕňa prípravu rovnomerného, transparentného roztoku sólu, pokrytie povrchu substrátu a získanie povlaku po vysušení a spekaní. Táto metóda je jednoduchá a nákladovo efektívna, ale výsledkom sú nátery s nízkou odolnosťou voči tepelným šokom a náchylnosťou na praskanie, čo obmedzuje jej široké použitie.
Chemická reakcia pár (CVR)
CVR používa Si a SiO2 prášok pri vysokých teplotách na generovanie SiO pary, ktorá reaguje so substrátom uhlíkového materiálu a vytvára SiC povlak. Výsledný povlak SiC sa pevne spája so substrátom, ale proces vyžaduje vysoké reakčné teploty a náklady.
Chemická depozícia z pár (CVD)
CVD je primárna technika na prípravu povlakov SiC. Zahŕňa reakcie v plynnej fáze na povrchu grafitového substrátu, kde suroviny podliehajú fyzikálnym a chemickým reakciám, ktoré sa ukladajú ako povlak SiC. CVD vytvára pevne spojené povlaky SiC, ktoré zvyšujú odolnosť substrátu voči oxidácii a ablácii. Avšak CVD má dlhé depozičné časy a môže zahŕňať toxické plyny.
Situácia na trhu
Na trhu grafitových susceptorov potiahnutých SiC majú zahraniční výrobcovia významný náskok a vysoký podiel na trhu. Semicera prekonala základné technológie pre rovnomerný rast povlaku SiC na grafitových substrátoch a poskytuje riešenia, ktoré riešia tepelnú vodivosť, modul pružnosti, tuhosť, chyby mriežky a ďalšie problémy s kvalitou, pričom plne spĺňajú požiadavky na vybavenie MOCVD.
Výhľad do budúcnosti
Čínsky polovodičový priemysel sa rýchlo rozvíja so zvyšujúcou sa lokalizáciou epitaxných zariadení MOCVD a rozširovaním aplikácií. Očakáva sa, že trh s grafitovými susceptormi potiahnutými SiC bude rýchlo rásť.
Záver
Zvládnutie základnej výrobnej technológie a lokalizácia grafitových susceptorov potiahnutých SiC je pre čínsky polovodičový priemysel strategicky dôležitá ako kľúčový komponent v zložených polovodičových zariadeniach. Domáce pole grafitových susceptorov potiahnutých SiC prosperuje a kvalita produktov dosahuje medzinárodnú úroveň.Semicerasa snaží stať sa popredným dodávateľom v tejto oblasti.
Čas odoslania: 17. júla 2024