Semicera Semiconductor planlægger at øge produktionen af kernekomponenter til halvlederfremstillingsudstyr globalt. I 2027 sigter vi mod at etablere en ny 20.000 kvadratmeter stor fabrik med en samlet investering på 70 millioner USD. En af vores kernekomponenter, densiliciumcarbid (SiC) waferbærer, også kendt som en susceptor, har oplevet betydelige fremskridt. Så hvad er egentlig denne bakke, der holder vaflerne?
I wafer-fremstillingsprocessen bygges epitaksiale lag på visse wafer-substrater for at skabe enheder. For eksempel fremstilles GaAs epitaksiale lag på siliciumsubstrater til LED-enheder, SiC-epitaksiale lag dyrkes på ledende SiC-substrater til strømapplikationer som SBD'er og MOSFET'er, og GaN-epitaksiale lag er konstrueret på halvisolerende SiC-substrater til RF-applikationer såsom HEMT'er . Denne proces er stærkt afhængig afkemisk dampaflejring (CVD)udstyr.
I CVD-udstyr kan substrater ikke placeres direkte på metal eller en simpel base til epitaksial aflejring på grund af forskellige faktorer som gasstrøm (vandret, lodret), temperatur, tryk, stabilitet og forurening. Derfor bruges en susceptor til at placere substratet på, hvilket muliggør epitaksial aflejring ved hjælp af CVD-teknologi. Denne susceptor erSiC-belagt grafitsusceptor.
SiC-belagte grafitsusceptorer bruges typisk i Metal-Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD) udstyr til at understøtte og opvarme enkelt-krystal substrater. Den termiske stabilitet og ensartethed af SiC-belagte grafitsusceptorerer afgørende for vækstkvaliteten af epitaksiale materialer, hvilket gør dem til en kernekomponent i MOCVD-udstyr (førende MOCVD-udstyrsvirksomheder som Veeco og Aixtron). I øjeblikket anvendes MOCVD-teknologi i vid udstrækning i den epitaksielle vækst af GaN-film til blå LED'er på grund af dens enkelhed, kontrollerbare væksthastighed og høje renhed. Som en væsentlig del af MOCVD-reaktoren ersusceptor for GaN film epitaksial vækstskal have høj temperaturbestandighed, ensartet varmeledningsevne, kemisk stabilitet og stærk termisk stødmodstand. Grafit opfylder disse krav perfekt.
Som en kernekomponent i MOCVD-udstyr understøtter og opvarmer grafitsusceptoren enkeltkrystalsubstrater, hvilket direkte påvirker ensartetheden og renheden af filmmaterialer. Dens kvalitet påvirker direkte fremstillingen af epitaksiale wafere. Men med øget brug og varierende arbejdsforhold bliver grafitsusceptorer let slidte og betragtes som forbrugsvarer.
MOCVD-susceptorerskal have visse belægningsegenskaber for at opfylde følgende krav:
- - God dækning:Belægningen skal fuldstændigt dække grafitsusceptoren med høj densitet for at forhindre korrosion i et korrosivt gasmiljø.
- - Høj bindingsstyrke:Belægningen skal binde sig stærkt til grafitsusceptoren og modstå flere højtemperatur- og lavtemperaturcyklusser uden at skalle af.
- -Kemisk stabilitet:Belægningen skal være kemisk stabil for at undgå fejl i høje temperaturer og korrosive atmosfærer.
SiC, med sin korrosionsbestandighed, høje termiske ledningsevne, termiske stødbestandighed og høje kemiske stabilitet, fungerer godt i det epitaksiale GaN-miljø. Derudover svarer den termiske udvidelseskoefficient for SiC til grafit, hvilket gør SiC til det foretrukne materiale til grafitsusceptorbelægninger.
I øjeblikket omfatter almindelige typer af SiC 3C, 4H og 6H, hver egnet til forskellige anvendelser. For eksempel kan 4H-SiC producere enheder med høj effekt, 6H-SiC er stabil og bruges til optoelektroniske enheder, mens 3C-SiC i struktur ligner GaN, hvilket gør den velegnet til GaN epitaksial lagproduktion og SiC-GaN RF enheder. 3C-SiC, også kendt som β-SiC, bruges hovedsageligt som film og belægningsmateriale, hvilket gør det til et primært materiale til belægninger.
Der er forskellige metoder til at forberedeSiC belægninger, herunder sol-gel, indlejring, børstning, plasmasprøjtning, kemisk dampreaktion (CVR) og kemisk dampaflejring (CVD).
Blandt disse er indlejringsmetoden en højtemperatur fastfasesintringsproces. Ved at placere grafitsubstratet i et indlejringspulver indeholdende Si- og C-pulver og sintring i et miljø med inert gas, dannes en SiC-belægning på grafitsubstratet. Denne metode er enkel, og belægningen binder godt til underlaget. Imidlertid mangler belægningen ensartet tykkelse og kan have porer, hvilket fører til dårlig oxidationsmodstand.
Spraybelægningsmetode
Spraybelægningsmetoden involverer sprøjtning af flydende råmaterialer på grafitsubstratoverfladen og hærdning ved en bestemt temperatur for at danne en belægning. Denne metode er enkel og omkostningseffektiv, men resulterer i svag binding mellem belægningen og substratet, dårlig belægningsensartethed og tynde belægninger med lav oxidationsmodstand, hvilket kræver hjælpemetoder.
Ionstrålesprøjtemetode
Ionstrålesprøjtning bruger en ionstrålepistol til at sprøjte smeltede eller delvist smeltede materialer på grafitsubstratoverfladen og danner en belægning ved størkning. Denne metode er enkel og giver tætte SiC-belægninger. De tynde belægninger har dog svag oxidationsmodstand, ofte brugt til SiC-kompositbelægninger for at forbedre kvaliteten.
Sol-Gel metode
Sol-gel-metoden involverer fremstilling af en ensartet, gennemsigtig solopløsning, dækning af substratoverfladen og opnåelse af belægningen efter tørring og sintring. Denne metode er enkel og omkostningseffektiv, men resulterer i belægninger med lav termisk stødmodstand og følsomhed over for revner, hvilket begrænser dens udbredte anvendelse.
Kemisk dampreaktion (CVR)
CVR bruger Si- og SiO2-pulver ved høje temperaturer til at generere SiO-damp, som reagerer med kulstofmaterialets substrat for at danne en SiC-belægning. Den resulterende SiC-belægning binder tæt til substratet, men processen kræver høje reaktionstemperaturer og omkostninger.
Kemisk dampaflejring (CVD)
CVD er den primære teknik til fremstilling af SiC-belægninger. Det involverer gasfasereaktioner på grafitsubstratets overflade, hvor råmaterialer undergår fysiske og kemiske reaktioner, der aflejres som en SiC-belægning. CVD producerer tæt bundne SiC-belægninger, der forbedrer substratets oxidations- og ablationsmodstand. CVD har dog lange aflejringstider og kan involvere giftige gasser.
Markedssituation
På markedet for SiC-belagt grafitsusceptor har udenlandske producenter et betydeligt forspring og høj markedsandel. Semicera har overvundet kerneteknologier til ensartet SiC-belægningsvækst på grafitsubstrater, ved at levere løsninger, der adresserer termisk ledningsevne, elasticitetsmodul, stivhed, gitterdefekter og andre kvalitetsproblemer, og opfylder fuldt ud MOCVD-udstyrskravene.
Fremtidsudsigt
Kinas halvlederindustri udvikler sig hurtigt med stigende lokalisering af MOCVD epitaksialt udstyr og udvidelse af applikationer. Markedet for SiC-belagt grafitsusceptor forventes at vokse hurtigt.
Konklusion
Som en afgørende komponent i sammensat halvlederudstyr er det strategisk vigtigt for Kinas halvlederindustri at beherske kerneproduktionsteknologien og lokalisere SiC-belagte grafitsusceptorer. Det indenlandske SiC-belagte grafit-susceptorfelt trives, og produktkvaliteten når internationale niveauer.Semicerastræber efter at blive en førende leverandør på dette område.
Indlægstid: 17-jul-2024