Semicera Semiconduttore prevede di aumentare la produzione di componenti fondamentali per apparecchiature di produzione di semiconduttori a livello globale. Entro il 2027 puntiamo a realizzare un nuovo stabilimento di 20.000 metri quadrati con un investimento totale di 70 milioni di dollari. Uno dei nostri componenti principali, ilsupporto per wafer in carburo di silicio (SiC)., noto anche come suscettore, ha visto progressi significativi. Allora, cos'è esattamente questo vassoio che contiene i wafer?
Nel processo di produzione dei wafer, gli strati epitassiali vengono realizzati su determinati substrati dei wafer per creare dispositivi. Ad esempio, gli strati epitassiali GaAs vengono preparati su substrati di silicio per dispositivi LED, gli strati epitassiali SiC vengono coltivati su substrati SiC conduttivi per applicazioni di potenza come SBD e MOSFET e gli strati epitassiali GaN vengono costruiti su substrati SiC semi-isolanti per applicazioni RF come HEMT. . Questo processo fa molto affidamento sudeposizione chimica da fase vapore (CVD)attrezzatura.
Nelle apparecchiature CVD, i substrati non possono essere posizionati direttamente sul metallo o su una semplice base per la deposizione epitassiale a causa di vari fattori come il flusso di gas (orizzontale, verticale), la temperatura, la pressione, la stabilità e la contaminazione. Pertanto, viene utilizzato un suscettore su cui posizionare il substrato, consentendo la deposizione epitassiale utilizzando la tecnologia CVD. Questo suscettore è ilSuscettore in grafite rivestito in SiC.
Suscettori in grafite rivestiti in SiC sono tipicamente utilizzati nelle apparecchiature MOCVD (Metal-Organic Chemical Vapor Deposition) per supportare e riscaldare substrati monocristallini. La stabilità termica e l'uniformità del Suscettori in grafite rivestiti in SiCsono cruciali per la qualità della crescita dei materiali epitassiali, rendendoli un componente fondamentale delle apparecchiature MOCVD (aziende leader nel settore delle apparecchiature MOCVD come Veeco e Aixtron). Attualmente, la tecnologia MOCVD è ampiamente utilizzata nella crescita epitassiale di film GaN per LED blu grazie alla sua semplicità, al tasso di crescita controllabile e all'elevata purezza. Come parte essenziale del reattore MOCVD, ilsuscettore per la crescita epitassiale del film GaNdeve avere resistenza alle alte temperature, conduttività termica uniforme, stabilità chimica e forte resistenza agli shock termici. La grafite soddisfa perfettamente questi requisiti.
Come componente principale delle apparecchiature MOCVD, il suscettore di grafite supporta e riscalda i substrati monocristallini, influenzando direttamente l'uniformità e la purezza dei materiali della pellicola. La sua qualità influisce direttamente sulla preparazione dei wafer epitassiali. Tuttavia, con l'aumento dell'utilizzo e il variare delle condizioni di lavoro, i suscettori in grafite si usurano facilmente e sono considerati materiali di consumo.
Suscettori MOCVDdevono avere determinate caratteristiche del rivestimento per soddisfare i seguenti requisiti:
- -Buona copertura:Il rivestimento deve coprire completamente il suscettore in grafite ad alta densità per prevenire la corrosione in un ambiente con gas corrosivo.
- -Elevata forza di adesione:Il rivestimento deve aderire saldamente al suscettore di grafite, resistendo a molteplici cicli ad alta e bassa temperatura senza staccarsi.
- -Stabilità chimica:Il rivestimento deve essere chimicamente stabile per evitare guasti in atmosfere corrosive e ad alta temperatura.
Il SiC, con la sua resistenza alla corrosione, elevata conduttività termica, resistenza allo shock termico ed elevata stabilità chimica, funziona bene nell'ambiente epitassiale GaN. Inoltre, il coefficiente di espansione termica del SiC è simile a quello della grafite, rendendo il SiC il materiale preferito per i rivestimenti dei suscettori in grafite.
Attualmente, i tipi comuni di SiC includono 3C, 4H e 6H, ciascuno adatto a diverse applicazioni. Ad esempio, il 4H-SiC può produrre dispositivi ad alta potenza, il 6H-SiC è stabile e utilizzato per dispositivi optoelettronici, mentre il 3C-SiC ha una struttura simile al GaN, rendendolo adatto alla produzione di strati epitassiali GaN e ai dispositivi RF SiC-GaN. Il 3C-SiC, noto anche come β-SiC, viene utilizzato principalmente come materiale per pellicole e rivestimenti, rendendolo un materiale primario per i rivestimenti.
Esistono vari metodi per prepararsiRivestimenti SiC, tra cui sol-gel, inclusione, spazzolatura, spruzzatura al plasma, reazione chimica in fase vapore (CVR) e deposizione chimica in fase vapore (CVD).
Tra questi, il metodo di incorporamento è un processo di sinterizzazione in fase solida ad alta temperatura. Posizionando il substrato di grafite in una polvere di inclusione contenente polvere di Si e C e sinterizzando in un ambiente di gas inerte, sul substrato di grafite si forma un rivestimento di SiC. Questo metodo è semplice e il rivestimento si lega bene al substrato. Tuttavia, il rivestimento non presenta uniformità di spessore e può presentare pori, con conseguente scarsa resistenza all'ossidazione.
Metodo di rivestimento a spruzzo
Il metodo di rivestimento a spruzzo prevede la spruzzatura di materie prime liquide sulla superficie del substrato di grafite e la loro polimerizzazione a una temperatura specifica per formare un rivestimento. Questo metodo è semplice ed economico ma determina un legame debole tra il rivestimento e il substrato, una scarsa uniformità del rivestimento e rivestimenti sottili con bassa resistenza all'ossidazione, che richiedono metodi ausiliari.
Metodo di spruzzatura con fascio ionico
La spruzzatura a fascio ionico utilizza una pistola a fascio ionico per spruzzare materiali fusi o parzialmente fusi sulla superficie del substrato di grafite, formando un rivestimento dopo la solidificazione. Questo metodo è semplice e produce rivestimenti SiC densi. Tuttavia, i rivestimenti sottili hanno una debole resistenza all’ossidazione, spesso utilizzata per i rivestimenti compositi SiC per migliorare la qualità.
Metodo Sol-Gel
Il metodo sol-gel prevede la preparazione di una soluzione sol uniforme e trasparente, la copertura della superficie del substrato e l'ottenimento del rivestimento dopo l'essiccazione e la sinterizzazione. Questo metodo è semplice ed economico ma produce rivestimenti con bassa resistenza agli shock termici e suscettibilità alle fessurazioni, limitandone la diffusione.
Reazione chimica del vapore (CVR)
CVR utilizza polvere di Si e SiO2 ad alte temperature per generare vapore di SiO, che reagisce con il substrato di materiale di carbonio per formare un rivestimento SiC. Il rivestimento SiC risultante si lega saldamente al substrato, ma il processo richiede temperature di reazione e costi elevati.
Deposizione chimica da fase vapore (CVD)
La CVD è la tecnica principale per la preparazione dei rivestimenti SiC. Implica reazioni in fase gassosa sulla superficie del substrato di grafite, dove le materie prime subiscono reazioni fisiche e chimiche, depositandosi come rivestimento SiC. CVD produce rivestimenti SiC strettamente legati che migliorano la resistenza all'ossidazione e all'ablazione del substrato. Tuttavia, la CVD ha tempi di deposizione lunghi e può coinvolgere gas tossici.
Situazione del mercato
Nel mercato dei suscettori in grafite rivestiti in SiC, i produttori stranieri hanno un vantaggio significativo e un’elevata quota di mercato. Semicera ha superato le tecnologie chiave per la crescita uniforme del rivestimento SiC su substrati di grafite, fornendo soluzioni che affrontano conduttività termica, modulo elastico, rigidità, difetti reticolari e altri problemi di qualità, soddisfacendo pienamente i requisiti delle apparecchiature MOCVD.
Prospettive future
L'industria cinese dei semiconduttori si sta sviluppando rapidamente, con una crescente localizzazione delle apparecchiature epitassiali MOCVD e applicazioni in espansione. Si prevede che il mercato dei suscettori in grafite rivestiti in SiC crescerà rapidamente.
Conclusione
Essendo un componente cruciale nelle apparecchiature per semiconduttori compositi, padroneggiare la tecnologia di produzione principale e localizzare i suscettori di grafite rivestiti in SiC è strategicamente importante per l'industria cinese dei semiconduttori. Il campo domestico dei suscettori in grafite rivestiti in SiC è fiorente, con la qualità dei prodotti che raggiunge livelli internazionali.Semicerasta cercando di diventare un fornitore leader in questo campo.
Orario di pubblicazione: 17 luglio 2024