Semicera Semiconductor planerar att öka produktionen av kärnkomponenter för utrustning för tillverkning av halvledarprodukter globalt. Till 2027 siktar vi på att etablera en ny 20 000 kvadratmeter stor fabrik med en total investering på 70 miljoner USD. En av våra kärnkomponenter, denkiselkarbid (SiC) waferbärare, även känd som en susceptor, har sett betydande framsteg. Så, vad är det egentligen för denna bricka som håller wafers?
I wafertillverkningsprocessen byggs epitaxiella lager på vissa wafersubstrat för att skapa enheter. Till exempel förbereds GaAs-epitaxialskikt på kiselsubstrat för LED-enheter, SiC-epitaxialskikt odlas på ledande SiC-substrat för krafttillämpningar som SBDs och MOSFETs, och GaN-epitaxialskikten är konstruerade på halvisolerande SiC-substrat för RF-applikationer som HEMTs . Denna process är starkt beroende avkemisk ångavsättning (CVD)utrustning.
I CVD-utrustning kan substrat inte placeras direkt på metall eller en enkel bas för epitaxiell avsättning på grund av olika faktorer som gasflöde (horisontellt, vertikalt), temperatur, tryck, stabilitet och kontaminering. Därför används en susceptor för att placera substratet på, vilket möjliggör epitaxiell avsättning med CVD-teknik. Denna susceptor ärSiC-belagd grafitsusceptor.
SiC-belagda grafitsusceptorer används vanligtvis i utrustning för metallorganisk kemisk ångavsättning (MOCVD) för att stödja och värma enkristallsubstrat. Den termiska stabiliteten och enhetligheten hos SiC-belagda grafitsusceptorerär avgörande för tillväxtkvaliteten hos epitaxiala material, vilket gör dem till en kärnkomponent i MOCVD-utrustning (ledande MOCVD-utrustningsföretag som Veeco och Aixtron). För närvarande används MOCVD-teknik i stor utsträckning i den epitaxiella tillväxten av GaN-filmer för blå lysdioder på grund av dess enkelhet, kontrollerbara tillväxthastighet och höga renhet. Som en väsentlig del av MOCVD-reaktornsusceptor för GaN-film epitaxiell tillväxtmåste ha hög temperaturbeständighet, enhetlig värmeledningsförmåga, kemisk stabilitet och stark värmechockbeständighet. Grafit uppfyller dessa krav perfekt.
Som en kärnkomponent i MOCVD-utrustning stöder och värmer grafitsusceptorn enkristallsubstrat, vilket direkt påverkar enhetligheten och renheten hos filmmaterial. Dess kvalitet påverkar direkt beredningen av epitaxiella wafers. Men med ökad användning och varierande arbetsförhållanden slits grafitsusceptorer lätt ut och anses vara förbrukningsvaror.
MOCVD-susceptorermåste ha vissa beläggningsegenskaper för att uppfylla följande krav:
- - Bra täckning:Beläggningen måste helt täcka grafitsusceptorn med hög densitet för att förhindra korrosion i en korrosiv gasmiljö.
- -Hög bindningsstyrka:Beläggningen måste binda starkt till grafitsusceptorn och tåla flera högtemperatur- och lågtemperaturcykler utan att skala av.
- -Kemisk stabilitet:Beläggningen måste vara kemiskt stabil för att undvika fel i hög temperatur och korrosiva atmosfärer.
SiC, med sin korrosionsbeständighet, höga värmeledningsförmåga, värmechockbeständighet och höga kemiska stabilitet, fungerar bra i den epitaxiella GaN-miljön. Dessutom är den termiska expansionskoefficienten för SiC liknande grafit, vilket gör SiC till det föredragna materialet för grafitsusceptorbeläggningar.
För närvarande inkluderar vanliga typer av SiC 3C, 4H och 6H, var och en lämplig för olika tillämpningar. Till exempel kan 4H-SiC producera enheter med hög effekt, 6H-SiC är stabil och används för optoelektroniska enheter, medan 3C-SiC liknar GaN i struktur, vilket gör den lämplig för produktion av GaN epitaxiallager och SiC-GaN RF-enheter. 3C-SiC, även känd som β-SiC, används huvudsakligen som film och beläggningsmaterial, vilket gör det till ett primärt material för beläggningar.
Det finns olika metoder att förberedaSiC-beläggningar, inklusive sol-gel, inbäddning, borstning, plasmasprutning, kemisk ångreaktion (CVR) och kemisk ångavsättning (CVD).
Bland dessa är inbäddningsmetoden en högtemperaturfastfassintringsprocess. Genom att placera grafitsubstratet i ett inbäddningspulver innehållande Si- och C-pulver och sintra i en inert gasmiljö, bildas en SiC-beläggning på grafitsubstratet. Denna metod är enkel och beläggningen binder väl till underlaget. Emellertid saknar beläggningen tjocklekslikformighet och kan ha porer, vilket leder till dålig oxidationsbeständighet.
Spraybeläggningsmetod
Spraybeläggningsmetoden går ut på att spruta flytande råmaterial på grafitsubstratets yta och härda dem vid en specifik temperatur för att bilda en beläggning. Denna metod är enkel och kostnadseffektiv men resulterar i svag bindning mellan beläggningen och substratet, dålig beläggningslikformighet och tunna beläggningar med låg oxidationsbeständighet, som kräver hjälpmetoder.
Spraymetod med jonstråle
Jonstrålesprutning använder en jonstrålepistol för att spruta smält eller delvis smält material på grafitsubstratytan, vilket bildar en beläggning vid stelning. Denna metod är enkel och ger täta SiC-beläggningar. De tunna beläggningarna har dock svag oxidationsbeständighet, som ofta används för SiC-kompositbeläggningar för att förbättra kvaliteten.
Sol-Gel metod
Sol-gelmetoden innebär att man bereder en enhetlig, transparent sollösning, täcker substratytan och erhåller beläggningen efter torkning och sintring. Denna metod är enkel och kostnadseffektiv men resulterar i beläggningar med låg värmechockbeständighet och känslighet för sprickbildning, vilket begränsar dess utbredda användning.
Kemisk ångreaktion (CVR)
CVR använder Si- och SiO2-pulver vid höga temperaturer för att generera SiO-ånga, som reagerar med kolmaterialets substrat för att bilda en SiC-beläggning. Den resulterande SiC-beläggningen binder tätt med substratet, men processen kräver höga reaktionstemperaturer och kostnader.
Kemisk ångdeposition (CVD)
CVD är den primära tekniken för att förbereda SiC-beläggningar. Det involverar gasfasreaktioner på grafitsubstratets yta, där råmaterial genomgår fysikaliska och kemiska reaktioner och avsätts som en SiC-beläggning. CVD producerar tätt bundna SiC-beläggningar som förbättrar substratets oxidations- och ablationsbeständighet. CVD har dock långa avsättningstider och kan involvera giftiga gaser.
Marknadssituation
På marknaden för SiC-belagda grafitsusceptorer har utländska tillverkare ett betydande försprång och hög marknadsandel. Semicera har övervunnit kärnteknologier för enhetlig SiC-beläggningstillväxt på grafitsubstrat, och tillhandahåller lösningar som tar itu med värmeledningsförmåga, elasticitetsmodul, styvhet, gallerdefekter och andra kvalitetsfrågor, och uppfyller MOCVD-utrustningskraven fullt ut.
Framtidsutsikter
Kinas halvledarindustri utvecklas snabbt, med ökande lokalisering av MOCVD-epitaxialutrustning och växande tillämpningar. Den SiC-belagda grafitsusceptormarknaden förväntas växa snabbt.
Slutsats
Som en avgörande komponent i sammansatt halvledarutrustning är det strategiskt viktigt att behärska kärnproduktionsteknologin och lokalisera SiC-belagda grafitsusceptorer för Kinas halvledarindustri. Det inhemska SiC-belagda grafitsusceptorområdet frodas, med produktkvalitet som når internationella nivåer.Semicerasträvar efter att bli en ledande leverantör inom detta område.
Posttid: 2024-jul-17