Semicera poluvodič planira povećati proizvodnju osnovnih komponenti za opremu za proizvodnju poluvodiča na globalnoj razini. Do 2027. namjeravamo uspostaviti novu tvornicu od 20.000 četvornih metara s ukupnim ulaganjem od 70 milijuna USD. Jedna od naših ključnih komponenti,silicijev karbid (SiC) nosač pločice, također poznat kao suceptor, doživio je značajan napredak. Dakle, što je zapravo ovaj pladanj koji drži napolitanke?
U procesu proizvodnje pločice, epitaksijalni slojevi se izgrađuju na određenim podlogama pločice za stvaranje uređaja. Na primjer, epitaksijalni slojevi GaAs pripremaju se na silikonskim supstratima za LED uređaje, SiC epitaksijalni slojevi se uzgajaju na vodljivim SiC supstratima za energetske aplikacije kao što su SBD i MOSFET, a epitaksijalni slojevi GaN konstruiraju se na poluizolacijskim SiC supstratima za RF aplikacije kao što su HEMT . Ovaj proces uvelike ovisi okemijsko taloženje iz pare (CVD)oprema.
U CVD opremi supstrati se ne mogu postaviti izravno na metal ili jednostavnu podlogu za epitaksijalno taloženje zbog raznih čimbenika kao što su protok plina (vodoravni, okomiti), temperatura, tlak, stabilnost i kontaminacija. Stoga se koristi suceptor za postavljanje supstrata, što omogućuje epitaksijalno taloženje pomoću CVD tehnologije. Ovaj suceptor jeGrafitni suceptor presvučen SiC-om.
Grafitni suceptori obloženi SiC-om obično se koriste u opremi za metalno-organsko kemijsko taloženje parom (MOCVD) za podupiranje i zagrijavanje monokristalnih supstrata. Toplinska stabilnost i ujednačenost Grafitni suceptori obloženi SiC-omključni su za rast kvalitete epitaksijalnih materijala, što ih čini ključnom komponentom MOCVD opreme (vodeće tvrtke za opremu MOCVD kao što su Veeco i Aixtron). Trenutno se MOCVD tehnologija široko koristi u epitaksijalnom rastu GaN filmova za plave LED diode zbog svoje jednostavnosti, kontrolirane brzine rasta i visoke čistoće. Kao bitan dio MOCVD reaktora,suceptor za epitaksijalni rast GaN filmamoraju imati otpornost na visoke temperature, ujednačenu toplinsku vodljivost, kemijsku stabilnost i jaku otpornost na toplinski udar. Grafit savršeno ispunjava ove zahtjeve.
Kao ključna komponenta MOCVD opreme, grafitni prijemnik podržava i zagrijava monokristalne podloge, izravno utječući na jednolikost i čistoću filmskih materijala. Njegova kvaliteta izravno utječe na pripremu epitaksijalnih pločica. Međutim, s povećanom upotrebom i različitim radnim uvjetima, grafitni suceptori se lako troše i smatraju se potrošnim materijalom.
MOCVD susceptorimoraju imati određene karakteristike premaza kako bi ispunili sljedeće zahtjeve:
- - Dobro prekrivanje:Premaz mora u potpunosti prekriti grafitni prijemnik visoke gustoće kako bi se spriječila korozija u okolini korozivnog plina.
- - Visoka čvrstoća lijepljenja:Premaz se mora čvrsto vezati za grafitni prijemnik, izdržati višestruke cikluse visokih i niskih temperatura bez ljuštenja.
- -Kemijska stabilnost:Premaz mora biti kemijski stabilan kako bi se izbjeglo oštećenje u atmosferi visoke temperature i korozivnoj atmosferi.
SiC, sa svojom otpornošću na koroziju, visokom toplinskom vodljivošću, otpornošću na toplinske udare i visokom kemijskom stabilnošću, dobro se ponaša u epitaksijalnom okruženju GaN. Osim toga, koeficijent toplinske ekspanzije SiC-a sličan je grafitu, što SiC čini preferiranim materijalom za grafitne susceptorske prevlake.
Trenutačno uobičajeni tipovi SiC uključuju 3C, 4H i 6H, od kojih je svaki prikladan za različite primjene. Na primjer, 4H-SiC može proizvoditi uređaje velike snage, 6H-SiC je stabilan i koristi se za optoelektroničke uređaje, dok je 3C-SiC po strukturi sličan GaN-u, što ga čini prikladnim za proizvodnju epitaksijalnog sloja GaN i SiC-GaN RF uređaja. 3C-SiC, također poznat kao β-SiC, uglavnom se koristi kao film i materijal za premazivanje, što ga čini primarnim materijalom za premaze.
Postoje razne metode pripremeSiC prevlake, uključujući sol-gel, umetanje, četkanje, plazma raspršivanje, kemijsku reakciju pare (CVR) i kemijsko taloženje parom (CVD).
Među njima, metoda ugradnje je proces visokotemperaturnog sinteriranja čvrste faze. Stavljanjem grafitne podloge u prah za ugradnju koji sadrži prah Si i C i sinteriranjem u okruženju inertnog plina, na grafitnoj podlozi se stvara sloj SiC. Ova metoda je jednostavna, a premaz dobro prianja uz podlogu. Međutim, sloju nedostaje ujednačenost debljine i može imati pore, što dovodi do slabe otpornosti na oksidaciju.
Metoda premazivanja prskanjem
Metoda premazivanja raspršivanjem uključuje raspršivanje tekućih sirovina na površinu grafitne podloge i njihovo stvrdnjavanje na određenoj temperaturi kako bi se formirao premaz. Ova metoda je jednostavna i isplativa, ali rezultira slabom vezom između premaza i podloge, lošom ujednačenošću premaza i tankim premazima s niskom otpornošću na oksidaciju, što zahtijeva pomoćne metode.
Metoda prskanja ionskom zrakom
Raspršivanje ionskim snopom koristi pištolj s ionskim snopom za raspršivanje rastaljenih ili djelomično rastaljenih materijala na površinu grafitne podloge, stvarajući premaz nakon skrućivanja. Ova metoda je jednostavna i proizvodi guste SiC prevlake. Međutim, tanke prevlake imaju slabu otpornost na oksidaciju, često se koriste za SiC kompozitne prevlake za poboljšanje kvalitete.
Sol-Gel metoda
Sol-gel metoda uključuje pripremu jednolike, prozirne otopine sola, pokrivanje površine supstrata i dobivanje premaza nakon sušenja i sinteriranja. Ova je metoda jednostavna i isplativa, ali rezultira premazima s niskom otpornošću na toplinske udare i osjetljivošću na pucanje, što ograničava njegovu široku primjenu.
Kemijska reakcija pare (CVR)
CVR koristi prah Si i SiO2 na visokim temperaturama za generiranje SiO pare, koja reagira sa supstratom ugljičnog materijala kako bi se stvorio sloj SiC. Rezultirajuća SiC prevlaka čvrsto se veže za supstrat, ali proces zahtijeva visoke temperature reakcije i troškove.
Kemijsko taloženje iz pare (CVD)
CVD je primarna tehnika za pripremu SiC prevlaka. Uključuje reakcije u plinovitoj fazi na površini grafitne podloge, gdje sirovine prolaze kroz fizičke i kemijske reakcije, taložeći se kao SiC prevlaka. CVD proizvodi čvrsto povezane SiC prevlake koje povećavaju otpornost podloge na oksidaciju i ablaciju. Međutim, CVD ima dugo vrijeme taloženja i može uključivati otrovne plinove.
Tržišna situacija
Na tržištu grafitnih prijemnika presvučenih SiC-om, strani proizvođači imaju značajno vodstvo i visok tržišni udio. Semicera je prevladala temeljne tehnologije za jednoliki rast SiC premaza na grafitnim podlogama, pružajući rješenja koja se bave toplinskom vodljivošću, modulom elastičnosti, krutošću, greškama rešetke i drugim problemima kvalitete, u potpunosti ispunjavajući zahtjeve MOCVD opreme.
Buduća perspektiva
Kineska industrija poluvodiča brzo se razvija, uz sve veću lokalizaciju MOCVD epitaksijalne opreme i širenje aplikacija. Očekuje se da će tržište grafitnih prijemnika presvučenih SiC-om brzo rasti.
Zaključak
Kao ključna komponenta u složenoj poluvodičkoj opremi, ovladavanje temeljnom tehnologijom proizvodnje i lokalizacija grafitnih prijemnika obloženih SiC-om strateški je važno za kinesku industriju poluvodiča. Domaće polje grafitnih suceptora presvučenih SiC-om napreduje, a kvaliteta proizvoda doseže međunarodne razine.Semiceranastoji postati vodeći dobavljač u ovom području.
Vrijeme objave: 17. srpnja 2024