Семицера Полупроводник планирует увеличить производство основных компонентов для оборудования для производства полупроводников во всем мире. К 2027 году мы стремимся построить новый завод площадью 20 000 квадратных метров с общим объемом инвестиций 70 миллионов долларов США. Один из наших основных компонентов —носитель пластин из карбида кремния (SiC), также известный как суцептор, добился значительных успехов. Итак, что же это за лоток, на котором лежат вафли?
В процессе производства пластин эпитаксиальные слои создаются на определенных подложках пластин для создания устройств. Например, эпитаксиальные слои GaAs готовятся на кремниевых подложках для светодиодных устройств, эпитаксиальные слои SiC выращиваются на проводящих подложках SiC для силовых приложений, таких как SBD и MOSFET, а эпитаксиальные слои GaN создаются на полуизолирующих подложках SiC для радиочастотных приложений, таких как HEMT. . Этот процесс во многом зависит отхимическое осаждение из паровой фазы (CVD)оборудование.
В оборудовании CVD подложки не могут быть размещены непосредственно на металле или простой основе для эпитаксиального осаждения из-за различных факторов, таких как поток газа (горизонтальный, вертикальный), температура, давление, стабильность и загрязнение. Поэтому для размещения подложки используется токоприемник, что позволяет осуществлять эпитаксиальное осаждение с использованием технологии CVD. Этот токоприемник являетсяГрафитовый токоприемник с покрытием SiC.
Графитовые токоприемники с покрытием SiC обычно используются в оборудовании для химического осаждения металлов и органических паров (MOCVD) для поддержки и нагрева монокристаллических подложек. Термическая стабильность и однородность Графитовые токоприемники с покрытием SiCимеют решающее значение для качества выращивания эпитаксиальных материалов, что делает их основным компонентом оборудования MOCVD (ведущие компании-производители оборудования MOCVD, такие как Veeco и Aixtron). В настоящее время технология MOCVD широко используется при эпитаксиальном выращивании пленок GaN для синих светодиодов благодаря ее простоте, контролируемой скорости роста и высокой чистоте. Являясь неотъемлемой частью реактора MOCVD,токоприемник для эпитаксиального роста пленки GaNдолжен иметь устойчивость к высоким температурам, равномерную теплопроводность, химическую стабильность и сильную стойкость к термическому удару. Графит прекрасно отвечает этим требованиям.
Являясь основным компонентом оборудования MOCVD, графитовый токоприемник поддерживает и нагревает монокристаллические подложки, напрямую влияя на однородность и чистоту пленочных материалов. Его качество напрямую влияет на подготовку эпитаксиальных пластин. Однако при более интенсивном использовании и изменении условий работы графитовые токоприемники легко изнашиваются и считаются расходными материалами.
MOCVD-рецепторыпокрытие должно иметь определенные характеристики, отвечающие следующим требованиям:
- -Хорошее покрытие:Покрытие должно полностью покрывать графитовый токоприемник высокой плотности для предотвращения коррозии в агрессивной газовой среде.
- -Высокая прочность сцепления:Покрытие должно прочно связываться с графитовым токоприемником, выдерживать многократные циклы высоких и низких температур, не отслаиваясь.
- -Химическая стабильность:Покрытие должно быть химически стабильным, чтобы избежать разрушения в условиях высоких температур и агрессивных сред.
Карбид кремния, обладающий коррозионной стойкостью, высокой теплопроводностью, термостойкостью и высокой химической стабильностью, хорошо работает в эпитаксиальной среде GaN. Кроме того, коэффициент теплового расширения SiC аналогичен коэффициенту теплового расширения графита, что делает SiC предпочтительным материалом для графитовых токоприемников.
В настоящее время распространенными типами SiC являются 3C, 4H и 6H, каждый из которых подходит для различных применений. Например, 4H-SiC может производить устройства высокой мощности, 6H-SiC стабилен и используется в оптоэлектронных устройствах, а 3C-SiC по структуре похож на GaN, что делает его подходящим для производства эпитаксиального слоя GaN и радиочастотных устройств SiC-GaN. 3C-SiC, также известный как β-SiC, в основном используется в качестве материала для пленок и покрытий, что делает его основным материалом для покрытий.
Существуют различные способы приготовленияSiC-покрытия, включая золь-гель, заливку, нанесение кистью, плазменное напыление, химическую реакцию из паровой фазы (CVR) и химическое осаждение из паровой фазы (CVD).
Среди них метод заливки представляет собой процесс высокотемпературного твердофазного спекания. Путем помещения графитовой подложки в заливочный порошок, содержащий порошок Si и C, и спекания в среде инертного газа на графитовой подложке образуется покрытие SiC. Этот метод прост, покрытие хорошо сцепляется с подложкой. Однако покрытие не имеет однородной толщины и может иметь поры, что приводит к плохой стойкости к окислению.
Метод нанесения распылением
Метод нанесения покрытия распылением включает распыление жидкого сырья на поверхность графитовой подложки и его отверждение при определенной температуре с образованием покрытия. Этот метод прост и экономически эффективен, но приводит к слабой связи между покрытием и подложкой, плохой однородности покрытия и получению тонких покрытий с низкой стойкостью к окислению, что требует вспомогательных методов.
Метод ионно-лучевого распыления
Ионно-лучевое напыление использует ионно-лучевую пушку для распыления расплавленных или частично расплавленных материалов на поверхность графитовой подложки, образуя покрытие при затвердевании. Этот метод прост и позволяет получить плотные покрытия SiC. Однако тонкие покрытия обладают слабой стойкостью к окислению, что часто используется в композитных покрытиях SiC для улучшения качества.
Золь-гель метод
Золь-гель метод предполагает приготовление однородного прозрачного раствора золя, покрытие поверхности подложки и получение покрытия после сушки и спекания. Этот метод прост и экономически эффективен, но приводит к получению покрытий с низкой термостойкостью и склонностью к растрескиванию, что ограничивает его широкое применение.
Химическая паровая реакция (CVR)
CVR использует порошок Si и SiO2 при высоких температурах для генерации паров SiO, которые реагируют с подложкой из углеродного материала, образуя покрытие SiC. Полученное покрытие SiC прочно связывается с подложкой, но этот процесс требует высоких температур реакции и затрат.
Химическое осаждение из паровой фазы (CVD)
CVD является основным методом получения покрытий SiC. Он включает газофазные реакции на поверхности графитовой подложки, в ходе которых сырье подвергается физическим и химическим реакциям, образуя покрытие SiC. CVD позволяет получить прочно связанные покрытия SiC, которые повышают стойкость подложки к окислению и абляции. Однако CVD имеет длительное время отложения и может включать токсичные газы.
Ситуация на рынке
На рынке графитовых токоприемников с покрытием SiC иностранные производители имеют значительное преимущество и высокую долю рынка. Компания Semicera преодолела основные технологии для равномерного роста SiC-покрытий на графитовых подложках, предоставив решения, учитывающие теплопроводность, модуль упругости, жесткость, дефекты решетки и другие проблемы качества, полностью соответствующие требованиям к оборудованию MOCVD.
Перспективы на будущее
Полупроводниковая промышленность Китая быстро развивается, растет локализация эпитаксиального оборудования MOCVD и расширяются области его применения. Ожидается, что рынок графитовых токоприемников с покрытием SiC будет быстро расти.
Заключение
Освоение технологии производства сердцевины и локализация графитовых токоприемников с покрытием SiC, являющихся важнейшим компонентом составного полупроводникового оборудования, стратегически важны для полупроводниковой промышленности Китая. Отечественное производство графитовых токоприемников с SiC-покрытием процветает, а качество продукции достигает международного уровня.Семицерастремится стать ведущим поставщиком в этой области.
Время публикации: 17 июля 2024 г.