Semicera pooljuht plaanib suurendada pooljuhtide tootmisseadmete põhikomponentide tootmist kogu maailmas. Aastaks 2027 on meie eesmärk rajada uus 20 000 ruutmeetri suurune tehas, mille koguinvesteering on 70 miljonit USD. Üks meie põhikomponente,ränikarbiidist (SiC) vahvlikandja, tuntud ka kui sustseptor, on teinud olulisi edusamme. Niisiis, mis see kandik täpselt on, mis vahvleid hoiab?
Vahvlite valmistamise protsessis ehitatakse seadmete loomiseks teatud vahvlialustele epitaksiaalsed kihid. Näiteks valmistatakse GaAs epitaksiaalkihid LED-seadmete ränisubstraatidele, SiC epitaksiaalkihte kasvatatakse juhtivatel SiC substraatidel energiarakenduste jaoks, nagu SBD-d ja MOSFET-id, ning GaN-epitaksiaalkihid ehitatakse poolisoleerivatele SiC-substraatidele raadiosageduslike rakenduste jaoks, nagu HEMT-d. . See protsess sõltub suurestikeemiline aurustamine-sadestamine (CVD)varustus.
CVD-seadmetes ei saa substraate asetada otse metallile või lihtsale alusele epitaksiaalseks sadestamiseks mitmesuguste tegurite tõttu, nagu gaasivool (horisontaalne, vertikaalne), temperatuur, rõhk, stabiilsus ja saastumine. Seetõttu kasutatakse substraadi asetamiseks sustseptorit, mis võimaldab epitaksiaalset sadestumist CVD-tehnoloogia abil. See sustseptor onSiC-kattega grafiidisusseptor.
SiC-kattega grafiidisusseptorid kasutatakse tavaliselt metallorgaanilise keemilise aurustamise-sadestamise (MOCVD) seadmetes ühekristalliliste substraatide toetamiseks ja soojendamiseks. Termiline stabiilsus ja ühtlus SiC-kattega grafiidisusseptoridon epitaksiaalsete materjalide kasvukvaliteedi jaoks üliolulised, muutes need MOCVD-seadmete põhikomponendiks (juhtivad MOCVD-seadmete ettevõtted, nagu Veeco ja Aixtron). Praegu kasutatakse MOCVD-tehnoloogiat laialdaselt siniste LED-ide GaN-kilede epitaksiaalsel kasvatamisel selle lihtsuse, kontrollitava kasvukiiruse ja kõrge puhtuse tõttu. MOCVD reaktori olulise osana onGaN-kile epitaksiaalse kasvu sustseptorpeab olema vastupidav kõrgele temperatuurile, ühtlane soojusjuhtivus, keemiline stabiilsus ja tugev termilise šoki vastupidavus. Grafiit vastab neile nõuetele suurepäraselt.
MOCVD-seadmete põhikomponendina toetab ja soojendab grafiidisustseptor ühekristallseid substraate, mõjutades otseselt kilematerjalide ühtlust ja puhtust. Selle kvaliteet mõjutab otseselt epitaksiaalsete vahvlite valmistamist. Suurema kasutuse ja muutuvate töötingimuste korral kuluvad grafiidisustseptorid aga kergesti ja neid peetakse kulumaterjalideks.
MOCVD sustseptoridpeavad olema teatud katte omadused, et vastata järgmistele nõuetele:
- - Hea katvus:Kate peab täielikult katma suure tihedusega grafiidisusseptori, et vältida korrosiooni korrodeerivas gaasikeskkonnas.
- -Kõrge sidumistugevus:Kate peab grafiidisustseptoriga tugevalt siduma, taludes mitut kõrge temperatuuri ja madala temperatuuri tsüklit ilma maha koorumiseta.
- -Keemiline stabiilsus:Kate peab olema keemiliselt stabiilne, et vältida rikkeid kõrgel temperatuuril ja söövitavas keskkonnas.
SiC oma korrosioonikindluse, kõrge soojusjuhtivuse, soojuslöögikindluse ja kõrge keemilise stabiilsusega toimib hästi GaN epitaksiaalses keskkonnas. Lisaks on SiC soojuspaisumise koefitsient sarnane grafiidiga, mistõttu on ränikarbiidist eelistatud materjal grafiidi sustseptori katete jaoks.
Praegu on levinud ränikarbiidi tüübid 3C, 4H ja 6H, millest igaüks sobib erinevateks rakendusteks. Näiteks 4H-SiC saab toota suure võimsusega seadmeid, 6H-SiC on stabiilne ja seda kasutatakse optoelektrooniliste seadmete jaoks, samas kui 3C-SiC on oma struktuurilt sarnane GaN-iga, mistõttu sobib see GaN-i epitaksiaalkihi tootmiseks ja SiC-GaN RF-seadmeteks. 3C-SiC, tuntud ka kui β-SiC, kasutatakse peamiselt kile- ja kattematerjalina, mistõttu on see pinnakatete peamine materjal.
Valmistamiseks on erinevaid meetodeidSiC katted, sealhulgas sool-geel, kinnistamine, harjamine, plasmapihustamine, keemiline aurureaktsioon (CVR) ja keemiline aurustamine-sadestamine (CVD).
Nende hulgas on manustamismeetodiks kõrgtemperatuurne tahkefaasiline paagutamisprotsess. Asetades grafiidist substraadi Si- ja C-pulbrit sisaldavasse pulbrisse ja paagutades inertgaasi keskkonnas, moodustub grafiidist substraadile SiC-kate. See meetod on lihtne ja kate haakub hästi aluspinnaga. Katte paksus ei ole aga ühtlane ja sellel võivad olla poorid, mis põhjustab halva oksüdatsioonikindluse.
Pihustamisega katmise meetod
Pihustusmeetod hõlmab vedelate toorainete pihustamist grafiidist substraadi pinnale ja nende kõvastamist kindlal temperatuuril, et moodustada kattekiht. See meetod on lihtne ja kulutõhus, kuid tulemuseks on nõrk side katte ja aluspinna vahel, katte halb ühtlus ja madala oksüdatsioonikindlusega õhukesed katted, mis nõuavad abimeetodeid.
Ioonkiirega pihustamise meetod
Ioonkiirpihustamisel kasutatakse ioonkiirpüstolit sulanud või osaliselt sulanud materjalide pihustamiseks grafiidist substraadi pinnale, moodustades tahkumisel katte. See meetod on lihtne ja tekitab tihedaid SiC katteid. Kuid õhukestel katetel on nõrk oksüdatsioonikindlus, mida kasutatakse sageli SiC komposiitkatete jaoks, et parandada kvaliteeti.
Sol-Gel meetod
Sool-geel meetod hõlmab ühtlase läbipaistva soolilahuse valmistamist, substraadi pinna katmist ning katte saamist pärast kuivatamist ja paagutamist. See meetod on lihtne ja kulutõhus, kuid tulemuseks on madala termilise šoki vastupidavuse ja pragunemistundlikkusega katted, mis piirab selle laialdast kasutamist.
Keemiline aurureaktsioon (CVR)
CVR kasutab kõrgel temperatuuril Si ja SiO2 pulbrit, et tekitada SiO auru, mis reageerib süsinikmaterjali substraadiga, moodustades SiC katte. Saadud SiC kate seondub tihedalt aluspinnaga, kuid protsess nõuab kõrgeid reaktsioonitemperatuure ja kulusid.
Keemiline aurustamine-sadestamine (CVD)
CVD on SiC-katete valmistamise peamine tehnika. See hõlmab gaasifaasi reaktsioone grafiidist substraadi pinnal, kus toorained läbivad füüsikalisi ja keemilisi reaktsioone, sadestuvad ränidioksiidi kattekihina. CVD toodab tihedalt seotud SiC katteid, mis suurendavad substraadi oksüdatsiooni- ja ablatsioonikindlust. CVD-l on aga pikad sadestusajad ja see võib sisaldada mürgiseid gaase.
Turu olukord
SiC-kattega grafiidisusseptorite turul on välismaistel tootjatel märkimisväärne edumaa ja suur turuosa. Semicera on ületanud põhitehnoloogiad ühtse ränikarbiidi kattekihi kasvatamiseks grafiitalustel, pakkudes lahendusi, mis käsitlevad soojusjuhtivust, elastsusmoodulit, jäikust, võre defekte ja muid kvaliteediprobleeme, mis vastavad täielikult MOCVD seadmete nõuetele.
Tuleviku väljavaade
Hiina pooljuhtide tööstus areneb kiiresti, MOCVD epitaksiaalseadmete lokaliseerimine ja rakendused laienevad. Eeldatakse, et SiC-kattega grafiidisusseptorite turg kasvab kiiresti.
Järeldus
Olulise komponendina liitpooljuhtseadmetes on tuuma tootmistehnoloogia valdamine ja SiC-ga kaetud grafiidisustseptorite lokaliseerimine Hiina pooljuhtide tööstuse jaoks strateegiliselt oluline. Kodumaine ränidioksiidiga kaetud grafiidisustseptoriväli areneb jõudsalt ning toote kvaliteet jõuab rahvusvahelisele tasemele.Semicerapüüab saada selles valdkonnas juhtivaks tarnijaks.
Postitusaeg: 17. juuli 2024