Semicera Semiconductor plánuje celosvětově zvýšit výrobu základních komponent pro zařízení na výrobu polovodičů. Do roku 2027 je naším cílem vybudovat novou továrnu o rozloze 20 000 metrů čtverečních s celkovou investicí 70 milionů USD. Jedna z našich hlavních součástí,nosič plátku z karbidu křemíku (SiC)., také známý jako susceptor, zaznamenal významný pokrok. Takže, co přesně je tento zásobník, který drží oplatky?
V procesu výroby plátků jsou na určitých plátkových substrátech vytvořeny epitaxní vrstvy, aby se vytvořila zařízení. Například epitaxní vrstvy GaAs se připravují na křemíkových substrátech pro zařízení LED, epitaxní vrstvy SiC se pěstují na vodivých substrátech SiC pro energetické aplikace, jako jsou SBD a MOSFET, a epitaxní vrstvy GaN se konstruují na poloizolačních substrátech SiC pro RF aplikace, jako jsou HEMT . Tento proces silně závisí nachemická depozice z par (CVD)zařízení.
V CVD zařízení nelze substráty umístit přímo na kov nebo jednoduchou základnu pro epitaxní nanášení kvůli různým faktorům, jako je proudění plynu (horizontální, vertikální), teplota, tlak, stabilita a kontaminace. Proto se k umístění substrátu používá susceptor, který umožňuje epitaxní depozici pomocí technologie CVD. Tento susceptor jeGrafitový susceptor potažený SiC.
Grafitové susceptory potažené SiC se obvykle používají v zařízení pro chemickou depozici z plynné fáze (MOCVD) k podpoře a ohřevu monokrystalických substrátů. Tepelná stabilita a rovnoměrnost Grafitové susceptory potažené SiCjsou zásadní pro kvalitu růstu epitaxních materiálů, díky čemuž jsou základní součástí vybavení MOCVD (přední společnosti zabývající se vybavením MOCVD, jako je Veeco a Aixtron). V současné době je technologie MOCVD široce používána při epitaxním růstu filmů GaN pro modré LED díky své jednoduchosti, řiditelné rychlosti růstu a vysoké čistotě. Jako základní součást MOCVD reaktoru jesusceptor pro epitaxní růst GaN filmumusí mít odolnost proti vysokým teplotám, rovnoměrnou tepelnou vodivost, chemickou stabilitu a silnou odolnost proti tepelným šokům. Grafit tyto požadavky dokonale splňuje.
Jako hlavní součást zařízení MOCVD grafitový susceptor podporuje a zahřívá monokrystalické substráty, čímž přímo ovlivňuje stejnoměrnost a čistotu filmových materiálů. Jeho kvalita přímo ovlivňuje přípravu epitaxních waferů. Při zvýšeném používání a měnících se pracovních podmínkách se však grafitové susceptory snadno opotřebovávají a jsou považovány za spotřební materiál.
Susceptory MOCVDmusí mít určité vlastnosti povlaku, aby byly splněny následující požadavky:
- - Dobré pokrytí:Povlak musí zcela pokrýt grafitový susceptor s vysokou hustotou, aby se zabránilo korozi v prostředí s korozivním plynem.
- - Vysoká pevnost spoje:Povlak musí pevně přilnout ke grafitovému susceptoru, vydržet vícenásobné vysokoteplotní a nízkoteplotní cykly bez odlupování.
- -Chemická stabilita:Povlak musí být chemicky stabilní, aby se zabránilo selhání ve vysokoteplotní a korozivní atmosféře.
SiC se svou odolností proti korozi, vysokou tepelnou vodivostí, odolností proti tepelným šokům a vysokou chemickou stabilitou dobře funguje v epitaxním prostředí GaN. Kromě toho je koeficient tepelné roztažnosti SiC podobný grafitu, takže SiC je preferovaným materiálem pro povlaky grafitových susceptorů.
V současné době mezi běžné typy SiC patří 3C, 4H a 6H, z nichž každý je vhodný pro jiné aplikace. Například 4H-SiC může produkovat vysoce výkonná zařízení, 6H-SiC je stabilní a používá se pro optoelektronická zařízení, zatímco 3C-SiC má podobnou strukturu jako GaN, takže je vhodný pro výrobu epitaxní vrstvy GaN a SiC-GaN RF zařízení. 3C-SiC, také známý jako β-SiC, se používá hlavně jako film a povlakový materiál, což z něj činí primární materiál pro povlaky.
Existují různé způsoby přípravySiC povlakyvčetně sol-gelu, zalévání, nanášení štětcem, plazmového nástřiku, chemické reakce par (CVR) a chemické depozice z plynné fáze (CVD).
Mezi nimi je metoda zalévání proces slinování v pevné fázi při vysoké teplotě. Umístěním grafitového substrátu do zalévacího prášku obsahujícího prášek Si a C a slinováním v prostředí inertního plynu se na grafitovém substrátu vytvoří povlak SiC. Tato metoda je jednoduchá a nátěr dobře přilne k podkladu. Povlak však postrádá jednotnou tloušťku a může mít póry, což vede ke špatné odolnosti vůči oxidaci.
Metoda nanášení sprejem
Metoda nanášení stříkáním zahrnuje nástřik kapalných surovin na povrch grafitového substrátu a jejich vytvrzení při specifické teplotě za účelem vytvoření povlaku. Tato metoda je jednoduchá a nákladově efektivní, ale má za následek slabé spojení mezi povlakem a substrátem, špatnou rovnoměrnost povlaku a tenké povlaky s nízkou odolností proti oxidaci, což vyžaduje pomocné metody.
Metoda iontového paprsku
Rozprašování iontovým paprskem používá pistoli s iontovým paprskem k rozprašování roztavených nebo částečně roztavených materiálů na povrch grafitového substrátu, čímž se po ztuhnutí vytvoří povlak. Tato metoda je jednoduchá a vytváří husté povlaky SiC. Tenké povlaky však mají slabou odolnost proti oxidaci, často používané pro kompozitní povlaky SiC pro zlepšení kvality.
Sol-Gel metoda
Metoda sol-gel zahrnuje přípravu jednotného, transparentního roztoku solu, pokrytí povrchu substrátu a získání povlaku po vysušení a slinování. Tato metoda je jednoduchá a nákladově efektivní, ale výsledkem jsou povlaky s nízkou odolností proti tepelným šokům a náchylností k praskání, což omezuje její široké použití.
Chemická reakce par (CVR)
CVR používá Si a SiO2 prášek při vysokých teplotách k vytváření SiO páry, která reaguje se substrátem uhlíkového materiálu za vzniku SiC povlaku. Výsledný povlak SiC se pevně spojí se substrátem, ale proces vyžaduje vysoké reakční teploty a náklady.
Chemická depozice z plynné fáze (CVD)
CVD je primární technika pro přípravu povlaků SiC. Zahrnuje reakce v plynné fázi na povrchu grafitového substrátu, kde suroviny procházejí fyzikálními a chemickými reakcemi a ukládají se jako povlak SiC. CVD vytváří pevně spojené povlaky SiC, které zvyšují odolnost substrátu proti oxidaci a ablaci. CVD má však dlouhé doby depozice a může zahrnovat toxické plyny.
Situace na trhu
Na trhu grafitových susceptorů potažených SiC mají zahraniční výrobci významný náskok a vysoký podíl na trhu. Semicera překonala základní technologie pro rovnoměrný růst povlaku SiC na grafitových substrátech a poskytuje řešení, která řeší tepelnou vodivost, modul pružnosti, tuhost, vady mřížky a další problémy s kvalitou, plně splňující požadavky na zařízení MOCVD.
Výhled do budoucnosti
Čínský polovodičový průmysl se rychle rozvíjí, se zvyšující se lokalizací epitaxních zařízení MOCVD a rozšiřováním aplikací. Očekává se, že trh s grafitovými susceptory potaženými SiC rychle poroste.
Závěr
Zvládnutí technologie výroby jádra a lokalizace grafitových susceptorů potažených SiC je pro čínský polovodičový průmysl klíčovou složkou ve složeném polovodičovém zařízení. Domácí oblast grafitových susceptorů potažených SiC vzkvétá a kvalita produktů dosahuje mezinárodní úrovně.Semicerase snaží stát se předním dodavatelem v této oblasti.
Čas odeslání: 17. července 2024