Semicera Semiconductor merancang untuk meningkatkan pengeluaran komponen teras untuk peralatan pembuatan semikonduktor di peringkat global. Menjelang 2027, kami menyasarkan untuk menubuhkan kilang baru seluas 20,000 meter persegi dengan jumlah pelaburan sebanyak 70 juta USD. Salah satu komponen teras kami, iaitupembawa wafer silikon karbida (SiC)., juga dikenali sebagai susceptor, telah melihat kemajuan yang ketara. Jadi, apakah sebenarnya dulang yang memuatkan wafer ini?
Dalam proses pembuatan wafer, lapisan epitaxial dibina pada substrat wafer tertentu untuk mencipta peranti. Sebagai contoh, lapisan epitaxial GaAs disediakan pada substrat silikon untuk peranti LED, lapisan epitaxial SiC ditanam pada substrat SiC konduktif untuk aplikasi kuasa seperti SBD dan MOSFET, dan lapisan epitaxial GaN dibina pada substrat SiC separa penebat untuk aplikasi RF seperti HEMT. . Proses ini sangat bergantung padapemendapan wap kimia (CVD)peralatan.
Dalam peralatan CVD, substrat tidak boleh diletakkan terus pada logam atau tapak mudah untuk pemendapan epitaxial disebabkan oleh pelbagai faktor seperti aliran gas (mendatar, menegak), suhu, tekanan, kestabilan dan pencemaran. Oleh itu, susceptor digunakan untuk meletakkan substrat, membolehkan pemendapan epitaxial menggunakan teknologi CVD. Susceptor ini adalahSuseptor grafit bersalut SiC.
Suseptor grafit bersalut SiC biasanya digunakan dalam peralatan Pemendapan Wap Kimia Logam-Organik (MOCVD) untuk menyokong dan memanaskan substrat kristal tunggal. Kestabilan terma dan keseragaman Suseptor grafit bersalut SiCadalah penting untuk kualiti pertumbuhan bahan epitaxial, menjadikannya komponen teras peralatan MOCVD (syarikat peralatan MOCVD terkemuka seperti Veeco dan Aixtron). Pada masa ini, teknologi MOCVD digunakan secara meluas dalam pertumbuhan epitaxial filem GaN untuk LED biru kerana kesederhanaan, kadar pertumbuhan yang boleh dikawal dan ketulenan yang tinggi. Sebagai bahagian penting dalam reaktor MOCVD,susceptor untuk pertumbuhan epitaxial filem GaNmesti mempunyai rintangan suhu tinggi, kekonduksian terma seragam, kestabilan kimia, dan rintangan kejutan haba yang kuat. Grafit memenuhi keperluan ini dengan sempurna.
Sebagai komponen teras peralatan MOCVD, suseptor grafit menyokong dan memanaskan substrat kristal tunggal, secara langsung menjejaskan keseragaman dan ketulenan bahan filem. Kualitinya secara langsung memberi kesan kepada penyediaan wafer epitaxial. Walau bagaimanapun, dengan peningkatan penggunaan dan keadaan kerja yang berbeza-beza, suseptor grafit mudah haus dan dianggap sebagai bahan habis pakai.
Suseptor MOCVDperlu mempunyai ciri salutan tertentu untuk memenuhi keperluan berikut:
- -Liputan yang baik:Salutan mesti menutup sepenuhnya susceptor grafit dengan ketumpatan tinggi untuk mengelakkan kakisan dalam persekitaran gas yang menghakis.
- -Kekuatan ikatan yang tinggi:Salutan mesti terikat kuat pada suseptor grafit, menahan pelbagai kitaran suhu tinggi dan suhu rendah tanpa mengelupas.
- -Kestabilan kimia:Salutan mestilah stabil secara kimia untuk mengelakkan kegagalan dalam suasana suhu tinggi dan menghakis.
SiC, dengan rintangan kakisannya, kekonduksian haba yang tinggi, rintangan kejutan haba dan kestabilan kimia yang tinggi, berfungsi dengan baik dalam persekitaran epitaxial GaN. Selain itu, pekali pengembangan terma SiC adalah serupa dengan grafit, menjadikan SiC sebagai bahan pilihan untuk salutan suseptor grafit.
Pada masa ini, jenis biasa SiC termasuk 3C, 4H, dan 6H, setiap satu sesuai untuk aplikasi yang berbeza. Sebagai contoh, 4H-SiC boleh menghasilkan peranti berkuasa tinggi, 6H-SiC adalah stabil dan digunakan untuk peranti optoelektronik, manakala 3C-SiC adalah serupa dalam struktur kepada GaN, menjadikannya sesuai untuk pengeluaran lapisan epitaxial GaN dan peranti RF SiC-GaN. 3C-SiC, juga dikenali sebagai β-SiC, digunakan terutamanya sebagai bahan filem dan salutan, menjadikannya bahan utama untuk salutan.
Terdapat pelbagai kaedah untuk menyediakansalutan SiC, termasuk sol-gel, benam, memberus, penyemburan plasma, tindak balas wap kimia (CVR), dan pemendapan wap kimia (CVD).
Antaranya, kaedah benam ialah proses pensinteran fasa pepejal suhu tinggi. Dengan meletakkan substrat grafit dalam serbuk benam yang mengandungi serbuk Si dan C dan pensinteran dalam persekitaran gas lengai, salutan SiC terbentuk pada substrat grafit. Kaedah ini mudah, dan salutan terikat dengan baik dengan substrat. Walau bagaimanapun, salutan tidak mempunyai keseragaman ketebalan dan mungkin mempunyai liang, yang membawa kepada rintangan pengoksidaan yang lemah.
Kaedah Salutan Sembur
Kaedah salutan semburan melibatkan penyemburan bahan mentah cecair ke permukaan substrat grafit dan mengawetnya pada suhu tertentu untuk membentuk salutan. Kaedah ini mudah dan menjimatkan kos tetapi menghasilkan ikatan yang lemah antara salutan dan substrat, keseragaman salutan yang lemah, dan salutan nipis dengan rintangan pengoksidaan yang rendah, yang memerlukan kaedah tambahan.
Kaedah Penyemburan Rasuk Ion
Penyemburan rasuk ion menggunakan pistol rasuk ion untuk menyembur bahan cair atau separa cair ke permukaan substrat grafit, membentuk salutan apabila pemejalan. Kaedah ini mudah dan menghasilkan salutan SiC yang padat. Walau bagaimanapun, salutan nipis mempunyai rintangan pengoksidaan yang lemah, sering digunakan untuk salutan komposit SiC untuk meningkatkan kualiti.
Kaedah Sol-Gel
Kaedah sol-gel melibatkan penyediaan larutan sol telus yang seragam, meliputi permukaan substrat, dan mendapatkan salutan selepas pengeringan dan pensinteran. Kaedah ini mudah dan menjimatkan kos tetapi menghasilkan salutan dengan rintangan kejutan haba yang rendah dan terdedah kepada keretakan, mengehadkan penggunaannya yang meluas.
Tindak balas Wap Kimia (CVR)
CVR menggunakan serbuk Si dan SiO2 pada suhu tinggi untuk menghasilkan wap SiO, yang bertindak balas dengan substrat bahan karbon untuk membentuk salutan SiC. Salutan SiC yang terhasil mengikat rapat dengan substrat, tetapi prosesnya memerlukan suhu dan kos tindak balas yang tinggi.
Pemendapan Wap Kimia (CVD)
CVD ialah teknik utama untuk menyediakan salutan SiC. Ia melibatkan tindak balas fasa gas pada permukaan substrat grafit, di mana bahan mentah mengalami tindak balas fizikal dan kimia, memendap sebagai salutan SiC. CVD menghasilkan salutan SiC terikat rapat yang meningkatkan rintangan pengoksidaan dan ablasi substrat. Walau bagaimanapun, CVD mempunyai masa pemendapan yang lama dan mungkin melibatkan gas toksik.
Keadaan Pasaran
Dalam pasaran susceptor grafit bersalut SiC, pengeluar asing mempunyai peneraju yang ketara dan bahagian pasaran yang tinggi. Semicera telah mengatasi teknologi teras untuk pertumbuhan salutan SiC seragam pada substrat grafit, menyediakan penyelesaian yang menangani kekonduksian terma, modulus anjal, kekakuan, kecacatan kekisi dan isu kualiti lain, memenuhi keperluan peralatan MOCVD sepenuhnya.
Tinjauan Masa Depan
Industri semikonduktor China sedang berkembang pesat, dengan peningkatan penyetempatan peralatan epitaxial MOCVD dan aplikasi yang berkembang. Pasaran suseptor grafit bersalut SiC dijangka berkembang dengan cepat.
Kesimpulan
Sebagai komponen penting dalam peralatan semikonduktor kompaun, menguasai teknologi pengeluaran teras dan penyetempatan suseptor grafit bersalut SiC adalah penting secara strategik untuk industri semikonduktor China. Bidang susceptor grafit bersalut SiC domestik berkembang maju, dengan kualiti produk mencapai tahap antarabangsa.Semicerasedang berusaha untuk menjadi pembekal terkemuka dalam bidang ini.
Masa siaran: Jul-17-2024