Semicera pusvadītājs plāno palielināt pusvadītāju ražošanas iekārtu galveno komponentu ražošanu visā pasaulē. Līdz 2027. gadam mūsu mērķis ir izveidot jaunu 20 000 kvadrātmetru lielu rūpnīcu ar kopējo ieguldījumu 70 miljonu USD apmērā. Viens no mūsu galvenajiem komponentiem,silīcija karbīda (SiC) vafeļu nesējs, kas pazīstams arī kā susceptors, ir pieredzējis ievērojamus sasniegumus. Tātad, kas īsti ir šī paplāte, kurā atrodas vafeles?
Vafeļu ražošanas procesā uz noteiktiem vafeļu substrātiem tiek veidoti epitaksiālie slāņi, lai izveidotu ierīces. Piemēram, GaAs epitaksiskie slāņi tiek sagatavoti uz silīcija substrātiem LED ierīcēm, SiC epitaksiālie slāņi tiek audzēti uz vadošiem SiC substrātiem enerģijas lietojumiem, piemēram, SBD un MOSFET, un GaN epitaksiālie slāņi tiek veidoti uz daļēji izolējošiem SiC substrātiem RF lietojumiem, piemēram, HEMT. . Šis process lielā mērā ir atkarīgs noķīmiskā tvaiku pārklāšana (CVD)iekārtas.
CVD iekārtās substrātus nevar novietot tieši uz metāla vai vienkāršas pamatnes epitaksiālai nogulsnēšanai dažādu faktoru, piemēram, gāzes plūsmas (horizontālā, vertikālā), temperatūras, spiediena, stabilitātes un piesārņojuma dēļ. Tāpēc substrāta novietošanai tiek izmantots susceptors, kas nodrošina epitaksiālo nogulsnēšanos, izmantojot CVD tehnoloģiju. Šis susceptors irAr SiC pārklāts grafīta susceptors.
Ar SiC pārklāti grafīta susceptori parasti izmanto metālorganiskās ķīmiskās tvaiku pārklāšanas (MOCVD) iekārtās, lai atbalstītu un karsētu viena kristāla substrātus. Termiskā stabilitāte un viendabīgums Ar SiC pārklāti grafīta susceptoriir izšķiroši svarīgi epitaksiālo materiālu izaugsmes kvalitātei, padarot tos par MOCVD aprīkojuma galveno sastāvdaļu (vadošie MOCVD iekārtu uzņēmumi, piemēram, Veeco un Aixtron). Pašlaik MOCVD tehnoloģija tiek plaši izmantota GaN plēvju epitaksiālajā augšanā zilajām gaismas diodēm tās vienkāršības, kontrolējamā augšanas ātruma un augstās tīrības dēļ. Kā būtiska MOCVD reaktora sastāvdaļasusceptors GaN plēves epitaksiālajai augšanaijābūt augstas temperatūras izturībai, vienmērīgai siltumvadītspējai, ķīmiskai stabilitātei un spēcīgai termiskā trieciena izturībai. Grafīts lieliski atbilst šīm prasībām.
Kā MOCVD aprīkojuma galvenā sastāvdaļa grafīta susceptors atbalsta un silda viena kristāla substrātus, tieši ietekmējot plēves materiālu viendabīgumu un tīrību. Tās kvalitāte tieši ietekmē epitaksiālo plāksnīšu sagatavošanu. Tomēr, palielinoties lietojumam un dažādiem darba apstākļiem, grafīta susceptori ir viegli nolietojušies un tiek uzskatīti par palīgmateriāliem.
MOCVD susceptorijābūt noteiktiem pārklājuma parametriem, lai atbilstu šādām prasībām:
- - Labs pārklājums:Pārklājumam pilnībā jāpārklāj grafīta susceptors ar augstu blīvumu, lai novērstu koroziju korozīvās gāzes vidē.
- -Augsta saķeres izturība:Pārklājumam ir cieši jāsaista ar grafīta susceptoru, izturot vairākus augstas un zemas temperatūras ciklus bez nolobīšanās.
- - Ķīmiskā stabilitāte:Pārklājumam jābūt ķīmiski stabilam, lai izvairītos no bojājumiem augstā temperatūrā un korozīvā atmosfērā.
SiC ar tā izturību pret koroziju, augstu siltumvadītspēju, izturību pret termisko triecienu un augstu ķīmisko stabilitāti labi darbojas GaN epitaksiālajā vidē. Turklāt SiC termiskās izplešanās koeficients ir līdzīgs grafītam, padarot SiC par vēlamo materiālu grafīta susceptoru pārklājumiem.
Pašlaik izplatītākie SiC veidi ir 3C, 4H un 6H, un katrs ir piemērots dažādiem lietojumiem. Piemēram, 4H-SiC var ražot lieljaudas ierīces, 6H-SiC ir stabils un tiek izmantots optoelektroniskām ierīcēm, savukārt 3C-SiC pēc struktūras ir līdzīgs GaN, padarot to piemērotu GaN epitaksiālā slāņa ražošanai un SiC-GaN RF ierīcēm. 3C-SiC, kas pazīstams arī kā β-SiC, galvenokārt tiek izmantots kā plēves un pārklājuma materiāls, padarot to par primāro materiālu pārklājumiem.
Ir dažādas sagatavošanas metodesSiC pārklājumi, ieskaitot sol-gelu, iegulšanu, suku, plazmas izsmidzināšanu, ķīmisko tvaiku reakciju (CVR) un ķīmisko tvaiku pārklāšanu (CVD).
Starp tiem iegulšanas metode ir augstas temperatūras cietfāzes saķepināšanas process. Ievietojot grafīta substrātu iestrādātā pulverī, kas satur Si un C pulveri, un saķepinot inertās gāzes vidē, uz grafīta substrāta veidojas SiC pārklājums. Šī metode ir vienkārša, un pārklājums labi savienojas ar pamatni. Tomēr pārklājumam nav vienmērīga biezuma, un tajā var būt poras, kas izraisa sliktu oksidācijas izturību.
Izsmidzināšanas pārklājuma metode
Izsmidzināšanas pārklāšanas metode ietver šķidru izejvielu izsmidzināšanu uz grafīta substrāta virsmas un to sacietēšanu noteiktā temperatūrā, veidojot pārklājumu. Šī metode ir vienkārša un ekonomiski izdevīga, bet rada vāju pārklājuma un pamatnes savienojumu, sliktu pārklājuma viendabīgumu un plānus pārklājumus ar zemu oksidācijas pretestību, kam nepieciešamas palīgmetodes.
Jonu staru izsmidzināšanas metode
Izsmidzinot ar jonu staru, tiek izmantota jonu staru pistole, lai izkausētu vai daļēji izkausētu materiālu izsmidzinātu uz grafīta substrāta virsmas, sacietējot veidojot pārklājumu. Šī metode ir vienkārša un rada blīvus SiC pārklājumus. Tomēr plāniem pārklājumiem ir vāja oksidācijas izturība, ko bieži izmanto SiC kompozītmateriālu pārklājumiem, lai uzlabotu kvalitāti.
Sol-Gel metode
Sol-gel metode ietver viendabīga, caurspīdīga sola šķīduma sagatavošanu, substrāta virsmas pārklāšanu un pārklājuma iegūšanu pēc žāvēšanas un saķepināšanas. Šī metode ir vienkārša un rentabla, bet rada pārklājumus ar zemu termiskā trieciena pretestību un uzņēmību pret plaisāšanu, ierobežojot tās plašo pielietojumu.
Ķīmiskā tvaiku reakcija (CVR)
CVR izmanto Si un SiO2 pulveri augstās temperatūrās, lai radītu SiO tvaikus, kas reaģē ar oglekļa materiāla substrātu, veidojot SiC pārklājumu. Iegūtais SiC pārklājums cieši saistās ar substrātu, taču procesam ir nepieciešama augsta reakcijas temperatūra un izmaksas.
Ķīmiskā tvaiku pārklāšana (CVD)
CVD ir galvenā SiC pārklājumu sagatavošanas tehnika. Tas ietver gāzes fāzes reakcijas uz grafīta substrāta virsmas, kur izejmateriāli tiek pakļauti fizikālai un ķīmiskai reakcijai, nogulsnējot kā SiC pārklājumu. CVD ražo cieši savienotus SiC pārklājumus, kas uzlabo substrāta oksidācijas un ablācijas pretestību. Tomēr CVD ir ilgs nogulsnēšanās laiks, un tas var ietvert toksiskas gāzes.
Situācija tirgū
Ar SiC pārklāto grafīta suskeptoru tirgū ārvalstu ražotājiem ir ievērojams pārsvars un liela tirgus daļa. Semicera ir pārvarējusi galvenās tehnoloģijas viendabīgai SiC pārklājuma augšanai uz grafīta pamatnēm, nodrošinot risinājumus, kas risina siltumvadītspēju, elastības moduli, stingrību, režģa defektus un citus kvalitātes jautājumus, pilnībā atbilstot MOCVD aprīkojuma prasībām.
Nākotnes perspektīva
Ķīnas pusvadītāju rūpniecība strauji attīstās, palielinoties MOCVD epitaksiālo iekārtu lokalizācijai un paplašinot lietojumus. Paredzams, ka ar SiC pārklāto grafīta suskeptoru tirgus strauji pieaugs.
Secinājums
Ķīnas pusvadītāju rūpniecībai stratēģiski svarīga ir galvenā ražošanas tehnoloģijas apguve un ar SiC pārklātu grafīta susceptoru lokalizācija, kas ir būtisks komponents salikto pusvadītāju iekārtās. Iekšzemes ar SiC pārklātā grafīta suskeptoru lauks plaukst, produktu kvalitātei sasniedzot starptautisku līmeni.Semiceracenšas kļūt par vadošo piegādātāju šajā jomā.
Izlikšanas laiks: 17. jūlijs 2024