Semicera-halfgeleider is van plan om de productie van kerncomponenten voor halfgeleiderproductieapparatuur wereldwijd te verhogen. Tegen 2027 willen we een nieuwe fabriek van 20.000 vierkante meter bouwen met een totale investering van 70 miljoen USD. Een van onze kerncomponenten, desiliciumcarbide (SiC) waferdrager, ook bekend als susceptor, heeft aanzienlijke vooruitgang geboekt. Wat is dat bakje precies waar de wafels in liggen?
Bij het productieproces van wafels worden epitaxiale lagen op bepaalde wafelsubstraten gebouwd om apparaten te creëren. GaAs-epitaxiale lagen worden bijvoorbeeld vervaardigd op siliciumsubstraten voor LED-apparaten, SiC-epitaxiale lagen worden gekweekt op geleidende SiC-substraten voor stroomtoepassingen zoals SBD's en MOSFET's, en GaN-epitaxiale lagen worden geconstrueerd op semi-isolerende SiC-substraten voor RF-toepassingen zoals HEMT's. . Dit proces is sterk afhankelijk vanchemische dampdepositie (CVD)apparatuur.
In CVD-apparatuur kunnen substraten niet rechtstreeks op metaal of op een eenvoudige basis voor epitaxiale afzetting worden geplaatst vanwege verschillende factoren zoals gasstroom (horizontaal, verticaal), temperatuur, druk, stabiliteit en vervuiling. Daarom wordt een susceptor gebruikt om het substraat op te plaatsen, waardoor epitaxiale afzetting met behulp van CVD-technologie mogelijk wordt. Deze susceptor is deSiC-gecoate grafiet susceptor.
SiC-gecoate grafiet susceptors worden doorgaans gebruikt in apparatuur voor metaal-organische chemische dampafzetting (MOCVD) om monokristallijne substraten te ondersteunen en te verwarmen. De thermische stabiliteit en uniformiteit van SiC-gecoate grafiet susceptorszijn cruciaal voor de groeikwaliteit van epitaxiale materialen, waardoor ze een kerncomponent vormen van MOCVD-apparatuur (toonaangevende MOCVD-apparatuurbedrijven zoals Veeco en Aixtron). Momenteel wordt MOCVD-technologie veel gebruikt bij de epitaxiale groei van GaN-films voor blauwe LED's vanwege de eenvoud, controleerbare groeisnelheid en hoge zuiverheid. Als essentieel onderdeel van de MOCVD-reactor is desusceptor voor epitaxiale groei van GaN-filmsmoet bestand zijn tegen hoge temperaturen, uniforme thermische geleidbaarheid, chemische stabiliteit en sterke thermische schokbestendigheid. Grafiet voldoet perfect aan deze eisen.
Als kerncomponent van MOCVD-apparatuur ondersteunt en verwarmt de grafietsusceptor substraten met één kristal, wat een directe invloed heeft op de uniformiteit en zuiverheid van filmmaterialen. De kwaliteit ervan heeft een directe invloed op de bereiding van epitaxiale wafels. Bij toenemend gebruik en wisselende werkomstandigheden raken grafietkroezen echter gemakkelijk versleten en worden ze als verbruiksartikelen beschouwd.
MOCVD-suceptorenmoeten bepaalde coatingeigenschappen hebben om aan de volgende vereisten te voldoen:
- -Goede dekking:De coating moet de grafietkroes volledig bedekken met een hoge dichtheid om corrosie in een corrosieve gasomgeving te voorkomen.
- -Hoge hechtsterkte:De coating moet sterk hechten aan de grafietkroes en meerdere cycli van hoge en lage temperaturen weerstaan zonder los te laten.
- -Chemische stabiliteit:De coating moet chemisch stabiel zijn om defecten in hoge temperaturen en corrosieve atmosferen te voorkomen.
SiC, met zijn corrosieweerstand, hoge thermische geleidbaarheid, thermische schokbestendigheid en hoge chemische stabiliteit, presteert goed in de GaN-epitaxiale omgeving. Bovendien is de thermische uitzettingscoëfficiënt van SiC vergelijkbaar met die van grafiet, waardoor SiC het voorkeursmateriaal is voor grafiet susceptorcoatings.
Momenteel omvatten veel voorkomende typen SiC 3C, 4H en 6H, elk geschikt voor verschillende toepassingen. 4H-SiC kan bijvoorbeeld apparaten met een hoog vermogen produceren, 6H-SiC is stabiel en wordt gebruikt voor opto-elektronische apparaten, terwijl 3C-SiC qua structuur vergelijkbaar is met GaN, waardoor het geschikt is voor de productie van GaN-epitaxiale lagen en SiC-GaN RF-apparaten. 3C-SiC, ook wel β-SiC genoemd, wordt voornamelijk gebruikt als film- en coatingmateriaal, waardoor het een primair materiaal is voor coatings.
Er zijn verschillende manieren om te bereidenSiC-coatings, inclusief sol-gel, inbedden, borstelen, plasmaspuiten, chemische dampreactie (CVR) en chemische dampafzetting (CVD).
Hiervan is de inbeddingsmethode een vaste-fase-sinterproces bij hoge temperatuur. Door het grafietsubstraat in een inbeddingspoeder te plaatsen dat Si- en C-poeder bevat en te sinteren in een inerte gasomgeving, vormt zich een SiC-coating op het grafietsubstraat. Deze methode is eenvoudig en de coating hecht goed aan het substraat. De coating heeft echter geen uniformiteit in de dikte en kan poriën bevatten, wat leidt tot een slechte oxidatieweerstand.
Spuitcoatingmethode
Bij de spuitcoatingmethode worden vloeibare grondstoffen op het grafietsubstraatoppervlak gespoten en bij een specifieke temperatuur uitgehard om een coating te vormen. Deze methode is eenvoudig en kosteneffectief, maar resulteert in een zwakke hechting tussen de coating en het substraat, een slechte uniformiteit van de coating en dunne coatings met een lage oxidatieweerstand, waarvoor aanvullende methoden nodig zijn.
Ionenstraal-spuitmethode
Bij ionenstraalspuiten wordt een ionenstraalpistool gebruikt om gesmolten of gedeeltelijk gesmolten materialen op het grafietsubstraatoppervlak te spuiten, waardoor bij stolling een coating wordt gevormd. Deze methode is eenvoudig en levert dichte SiC-coatings op. De dunne coatings hebben echter een zwakke oxidatieweerstand, die vaak wordt gebruikt voor SiC-composietcoatings om de kwaliteit te verbeteren.
Sol-Gel-methode
De sol-gel-methode omvat het bereiden van een uniforme, transparante sol-oplossing, het bedekken van het substraatoppervlak en het verkrijgen van de coating na drogen en sinteren. Deze methode is eenvoudig en kosteneffectief, maar resulteert in coatings met een lage thermische schokbestendigheid en gevoeligheid voor scheuren, waardoor de wijdverbreide toepassing ervan wordt beperkt.
Chemische dampreactie (CVR)
CVR gebruikt Si- en SiO2-poeder bij hoge temperaturen om SiO-damp te genereren, die reageert met het koolstofmateriaalsubstraat om een SiC-coating te vormen. De resulterende SiC-coating hecht stevig aan het substraat, maar het proces vereist hoge reactietemperaturen en kosten.
Chemische dampafzetting (CVD)
CVD is de belangrijkste techniek voor het bereiden van SiC-coatings. Het gaat om gasfasereacties op het grafietsubstraatoppervlak, waarbij grondstoffen fysische en chemische reacties ondergaan en zich afzetten als een SiC-coating. CVD produceert stevig gebonden SiC-coatings die de oxidatie- en ablatieweerstand van het substraat verbeteren. CVD heeft echter lange afzettingstijden en er kunnen giftige gassen bij betrokken zijn.
Marktsituatie
Op de markt voor grafiet susceptors met SiC-coating hebben buitenlandse fabrikanten een aanzienlijke voorsprong en een hoog marktaandeel. Semicera heeft kerntechnologieën voor uniforme SiC-coatinggroei op grafietsubstraten overwonnen en biedt oplossingen die de thermische geleidbaarheid, elastische modulus, stijfheid, roosterdefecten en andere kwaliteitsproblemen aanpakken en volledig voldoen aan de MOCVD-apparatuurvereisten.
Toekomstperspectief
De Chinese halfgeleiderindustrie ontwikkelt zich snel, met toenemende lokalisatie van MOCVD epitaxiale apparatuur en groeiende toepassingen. De markt voor SiC-gecoate grafiet susceptoren zal naar verwachting snel groeien.
Conclusie
Als cruciaal onderdeel van samengestelde halfgeleiderapparatuur is het beheersen van de kernproductietechnologie en het lokaliseren van SiC-gecoate grafiet susceptoren van strategisch belang voor de Chinese halfgeleiderindustrie. Het binnenlandse veld van SiC-gecoate grafiet susceptoren bloeit, waarbij de productkwaliteit internationale niveaus bereikt.Semicerastreeft ernaar een toonaangevende leverancier op dit gebied te worden.
Posttijd: 17 juli 2024