Semicera Semiconductor planea aumentar a produción de compoñentes básicos para equipos de fabricación de semicondutores a nivel mundial. Para 2027, pretendemos establecer unha nova fábrica de 20.000 metros cadrados cun investimento total de 70 millóns de dólares. Un dos nosos compoñentes fundamentais, osoporte de obleas de carburo de silicio (SiC)., tamén coñecido como susceptor, experimentou avances significativos. Entón, que é exactamente esta bandexa que sostén as obleas?
No proceso de fabricación de obleas, as capas epitaxiais constrúense sobre certos substratos de obleas para crear dispositivos. Por exemplo, as capas epitaxiais de GaAs prepáranse en substratos de silicio para dispositivos LED, as capas epitaxiais de SiC cultívanse en substratos condutores de SiC para aplicacións de enerxía como SBD e MOSFET e as capas epitaxiais de GaN constrúense en substratos de SiC semiillantes para aplicacións de RF como HEMT. . Este proceso depende moitoDeposición química de vapor (CVD)equipos.
Nos equipos CVD, os substratos non se poden colocar directamente sobre metal ou unha simple base para a deposición epitaxial debido a varios factores como o fluxo de gas (horizontal, vertical), a temperatura, a presión, a estabilidade e a contaminación. Polo tanto, úsase un susceptor para colocar o substrato, permitindo a deposición epitaxial mediante a tecnoloxía CVD. Este susceptor é oSusceptor de grafito revestido de SiC.
Susceptores de grafito revestidos de SiC úsanse normalmente en equipos de deposición de vapor químico orgánico-metálico (MOCVD) para soportar e quentar substratos monocristais. A estabilidade térmica e uniformidade de Susceptores de grafito revestidos de SiCson cruciais para o crecemento da calidade dos materiais epitaxiais, converténdoos nun compoñente central dos equipos MOCVD (empresas líderes de equipos MOCVD como Veeco e Aixtron). Actualmente, a tecnoloxía MOCVD úsase amplamente no crecemento epitaxial de películas GaN para LED azuis debido á súa sinxeleza, taxa de crecemento controlable e alta pureza. Como parte esencial do reactor MOCVD, osusceptor para o crecemento epitaxial da película de GaNdebe ter resistencia a altas temperaturas, condutividade térmica uniforme, estabilidade química e forte resistencia ao choque térmico. O grafito cumpre perfectamente estes requisitos.
Como compoñente central dos equipos MOCVD, o susceptor de grafito soporta e quenta substratos monocristais, afectando directamente a uniformidade e pureza dos materiais de película. A súa calidade incide directamente na preparación das obleas epitaxiais. Non obstante, co aumento do uso e as condicións de traballo variables, os susceptores de grafito desgastan facilmente e considéranse consumibles.
Susceptores MOCVDdeben ter certas características de revestimento para cumprir os seguintes requisitos:
- -Boa cobertura:O revestimento debe cubrir completamente o susceptor de grafito con alta densidade para evitar a corrosión nun ambiente de gas corrosivo.
- -Alta forza de unión:O revestimento debe unirse fortemente ao susceptor de grafito, soportando múltiples ciclos de alta e baixa temperatura sen desprenderse.
- -Estabilidade química:O revestimento debe ser químicamente estable para evitar fallos en atmosferas de alta temperatura e corrosivas.
SiC, coa súa resistencia á corrosión, alta condutividade térmica, resistencia ao choque térmico e alta estabilidade química, funciona ben no ambiente epitaxial de GaN. Ademais, o coeficiente de expansión térmica do SiC é similar ao grafito, polo que o SiC é o material preferido para os revestimentos de susceptores de grafito.
Actualmente, os tipos comúns de SiC inclúen 3C, 4H e 6H, cada un axeitado para diferentes aplicacións. Por exemplo, o 4H-SiC pode producir dispositivos de alta potencia, o 6H-SiC é estable e utilízase para dispositivos optoelectrónicos, mentres que o 3C-SiC ten unha estrutura similar ao GaN, polo que é adecuado para a produción de capas epitaxiales de GaN e dispositivos de RF SiC-GaN. O 3C-SiC, tamén coñecido como β-SiC, úsase principalmente como película e material de revestimento, polo que é un material primario para revestimentos.
Hai varios métodos para prepararRevestimentos de SiC, incluíndo sol-xel, incrustación, cepillado, pulverización de plasma, reacción química de vapor (CVR) e deposición química de vapor (CVD).
Entre estes, o método de incrustación é un proceso de sinterización en fase sólida a alta temperatura. Ao colocar o substrato de grafito nun po de incrustación que contén po de Si e C e sinterizando nun ambiente de gas inerte, fórmase un revestimento de SiC no substrato de grafito. Este método é sinxelo e o revestimento únese ben co substrato. Non obstante, o revestimento carece de uniformidade de grosor e pode ter poros, o que provoca unha escasa resistencia á oxidación.
Método de revestimento por pulverización
O método de revestimento por pulverización consiste en pulverizar materias primas líquidas sobre a superficie do substrato de grafito e curalas a unha temperatura específica para formar un revestimento. Este método é sinxelo e rendible, pero ten como resultado unha unión débil entre o revestimento e o substrato, unha mala uniformidade do revestimento e revestimentos finos con baixa resistencia á oxidación, que requiren métodos auxiliares.
Método de pulverización por feixe iónico
A pulverización de raios iónicos utiliza unha pistola de raios iónicos para pulverizar materiais fundidos ou parcialmente fundidos sobre a superficie do substrato de grafito, formando un revestimento tras a solidificación. Este método é sinxelo e produce revestimentos densos de SiC. Non obstante, os revestimentos finos teñen unha débil resistencia á oxidación, que adoitan usarse para os revestimentos compostos de SiC para mellorar a calidade.
Método Sol-Gel
O método sol-xel consiste en preparar unha solución de sol uniforme e transparente, cubrindo a superficie do substrato e obtendo o revestimento despois do secado e sinterización. Este método é sinxelo e rendible, pero dá como resultado revestimentos con baixa resistencia ao choque térmico e susceptibilidade ao agrietamento, o que limita a súa aplicación xeneralizada.
Reacción química de vapor (CVR)
CVR usa Si e SiO2 en po a altas temperaturas para xerar vapor de SiO, que reacciona co substrato de material de carbono para formar un revestimento de SiC. O revestimento de SiC resultante únese firmemente co substrato, pero o proceso require altas temperaturas de reacción e custos.
Deposición química en vapor (CVD)
CVD é a técnica principal para preparar revestimentos de SiC. Implica reaccións en fase gaseosa na superficie do substrato de grafito, onde as materias primas sofren reaccións físicas e químicas, depositándose como un revestimento de SiC. CVD produce revestimentos de SiC estreitamente unidos que melloran a resistencia á oxidación e á ablación do substrato. Non obstante, o CVD ten longos tempos de deposición e pode implicar gases tóxicos.
Situación do mercado
No mercado de susceptores de grafito revestidos de SiC, os fabricantes estranxeiros teñen un liderado significativo e unha alta cota de mercado. Semicera superou as tecnoloxías básicas para o crecemento uniforme do revestimento de SiC en substratos de grafito, proporcionando solucións que abordan a condutividade térmica, o módulo elástico, a rixidez, os defectos da rede e outros problemas de calidade, cumprindo plenamente os requisitos dos equipos MOCVD.
Perspectivas de futuro
A industria de semicondutores de China está a desenvolverse rapidamente, cunha localización crecente de equipos epitaxiais MOCVD e aplicacións en expansión. Espérase que o mercado de susceptores de grafito revestido de SiC creza rapidamente.
Conclusión
Como compoñente crucial nos equipos de semicondutores compostos, dominar a tecnoloxía de produción básica e localizar os susceptores de grafito revestidos de SiC é estratexicamente importante para a industria de semicondutores de China. O campo doméstico de susceptores de grafito revestido de SiC está prosperando, coa calidade do produto alcanzando niveis internacionais.Semiceraestá loitando por converterse nun provedor líder neste campo.
Hora de publicación: 17-Xul-2024