Semicera Semiconductor planea aumentar la producción de componentes centrales para equipos de fabricación de semiconductores a nivel mundial. Para 2027, nuestro objetivo es establecer una nueva fábrica de 20.000 metros cuadrados con una inversión total de 70 millones de dólares. Uno de nuestros componentes principales, elportador de oblea de carburo de silicio (SiC), también conocido como susceptor, ha experimentado avances significativos. Entonces, ¿qué es exactamente esta bandeja que contiene las obleas?
En el proceso de fabricación de obleas, se construyen capas epitaxiales sobre ciertos sustratos de obleas para crear dispositivos. Por ejemplo, las capas epitaxiales de GaAs se preparan sobre sustratos de silicio para dispositivos LED, las capas epitaxiales de SiC se cultivan sobre sustratos conductores de SiC para aplicaciones de energía como SBD y MOSFET, y las capas epitaxiales de GaN se construyen sobre sustratos de SiC semiaislantes para aplicaciones de RF como HEMT. . Este proceso depende en gran medida dedeposición química de vapor (CVD)equipo.
En los equipos CVD, los sustratos no se pueden colocar directamente sobre metal o una base simple para la deposición epitaxial debido a diversos factores como el flujo de gas (horizontal, vertical), la temperatura, la presión, la estabilidad y la contaminación. Por lo tanto, se utiliza un susceptor para colocar el sustrato, lo que permite la deposición epitaxial mediante tecnología CVD. Este susceptor es elSusceptor de grafito recubierto de SiC.
Susceptores de grafito recubiertos de SiC se utilizan normalmente en equipos de deposición química de vapor metal-orgánico (MOCVD) para soportar y calentar sustratos monocristalinos. La estabilidad térmica y la uniformidad de Susceptores de grafito recubiertos de SiCson cruciales para la calidad del crecimiento de los materiales epitaxiales, lo que los convierte en un componente central de los equipos MOCVD (empresas líderes en equipos MOCVD como Veeco y Aixtron). Actualmente, la tecnología MOCVD se usa ampliamente en el crecimiento epitaxial de películas de GaN para LED azules debido a su simplicidad, tasa de crecimiento controlable y alta pureza. Como parte esencial del reactor MOCVD, elsusceptor para el crecimiento epitaxial de la película de GaNdebe tener resistencia a altas temperaturas, conductividad térmica uniforme, estabilidad química y fuerte resistencia al choque térmico. El grafito cumple perfectamente estos requisitos.
Como componente central del equipo MOCVD, el susceptor de grafito soporta y calienta sustratos monocristalinos, lo que afecta directamente la uniformidad y pureza de los materiales de la película. Su calidad impacta directamente en la preparación de obleas epitaxiales. Sin embargo, con un mayor uso y diferentes condiciones de trabajo, los susceptores de grafito se desgastan fácilmente y se consideran consumibles.
susceptores MOCVDEs necesario tener ciertas características de recubrimiento para cumplir con los siguientes requisitos:
- -Buena cobertura:El recubrimiento debe cubrir completamente el susceptor de grafito de alta densidad para evitar la corrosión en un ambiente de gas corrosivo.
- -Alta fuerza de unión:El recubrimiento debe adherirse fuertemente al susceptor de grafito, soportando múltiples ciclos de alta y baja temperatura sin desprenderse.
- -Estabilidad química:El recubrimiento debe ser químicamente estable para evitar fallas en atmósferas corrosivas y de alta temperatura.
El SiC, con su resistencia a la corrosión, alta conductividad térmica, resistencia al choque térmico y alta estabilidad química, se desempeña bien en el ambiente epitaxial de GaN. Además, el coeficiente de expansión térmica del SiC es similar al del grafito, lo que convierte al SiC en el material preferido para los recubrimientos susceptores de grafito.
Actualmente, los tipos comunes de SiC incluyen 3C, 4H y 6H, cada uno adecuado para diferentes aplicaciones. Por ejemplo, el 4H-SiC puede producir dispositivos de alta potencia, el 6H-SiC es estable y se utiliza para dispositivos optoelectrónicos, mientras que el 3C-SiC tiene una estructura similar al GaN, lo que lo hace adecuado para la producción de capas epitaxiales de GaN y dispositivos de RF de SiC-GaN. El 3C-SiC, también conocido como β-SiC, se utiliza principalmente como película y material de recubrimiento, lo que lo convierte en un material primario para recubrimientos.
Existen varios métodos para prepararRecubrimientos de SiC, incluidos sol-gel, inclusión, cepillado, pulverización con plasma, reacción química de vapor (CVR) y deposición química de vapor (CVD).
Entre ellos, el método de inclusión es un proceso de sinterización en fase sólida a alta temperatura. Al colocar el sustrato de grafito en un polvo de inclusión que contiene polvo de Si y C y sinterizar en un ambiente de gas inerte, se forma un recubrimiento de SiC sobre el sustrato de grafito. Este método es simple y el recubrimiento se adhiere bien al sustrato. Sin embargo, el recubrimiento carece de uniformidad de espesor y puede tener poros, lo que conduce a una mala resistencia a la oxidación.
Método de recubrimiento por pulverización
El método de recubrimiento por pulverización implica rociar materias primas líquidas sobre la superficie del sustrato de grafito y curarlas a una temperatura específica para formar un recubrimiento. Este método es simple y rentable, pero da como resultado una unión débil entre el recubrimiento y el sustrato, una uniformidad deficiente del recubrimiento y recubrimientos delgados con baja resistencia a la oxidación, lo que requiere métodos auxiliares.
Método de pulverización con haz de iones
La pulverización por haz de iones utiliza una pistola de haz de iones para pulverizar materiales fundidos o parcialmente fundidos sobre la superficie del sustrato de grafito, formando un recubrimiento al solidificarse. Este método es sencillo y produce revestimientos densos de SiC. Sin embargo, los recubrimientos delgados tienen una débil resistencia a la oxidación, lo que a menudo se usa en recubrimientos compuestos de SiC para mejorar la calidad.
Método sol-gel
El método sol-gel implica preparar una solución de sol transparente y uniforme, cubrir la superficie del sustrato y obtener el recubrimiento después del secado y sinterización. Este método es simple y rentable, pero da como resultado recubrimientos con baja resistencia al choque térmico y susceptibilidad al agrietamiento, lo que limita su aplicación generalizada.
Reacción química de vapor (CVR)
CVR utiliza polvo de Si y SiO2 a altas temperaturas para generar vapor de SiO, que reacciona con el sustrato de material de carbono para formar un recubrimiento de SiC. El recubrimiento de SiC resultante se adhiere firmemente al sustrato, pero el proceso requiere altas temperaturas y costos de reacción.
Deposición química de vapor (CVD)
CVD es la técnica principal para preparar recubrimientos de SiC. Implica reacciones en fase gaseosa en la superficie del sustrato de grafito, donde las materias primas experimentan reacciones físicas y químicas, depositándose como un recubrimiento de SiC. CVD produce recubrimientos de SiC estrechamente unidos que mejoran la resistencia a la oxidación y la ablación del sustrato. Sin embargo, la CVD tiene tiempos de deposición prolongados y puede implicar gases tóxicos.
Situación del mercado
En el mercado de susceptores de grafito recubiertos de SiC, los fabricantes extranjeros tienen una ventaja significativa y una elevada cuota de mercado. Semicera ha superado las tecnologías centrales para el crecimiento uniforme del recubrimiento de SiC en sustratos de grafito, brindando soluciones que abordan la conductividad térmica, el módulo elástico, la rigidez, los defectos de la red y otros problemas de calidad, cumpliendo plenamente con los requisitos de los equipos MOCVD.
Perspectivas futuras
La industria de semiconductores de China se está desarrollando rápidamente, con una localización cada vez mayor de los equipos epitaxiales MOCVD y aplicaciones en expansión. Se espera que el mercado de susceptores de grafito recubiertos de SiC crezca rápidamente.
Conclusión
Como componente crucial en los equipos de semiconductores compuestos, dominar la tecnología de producción central y localizar los susceptores de grafito recubiertos de SiC es de importancia estratégica para la industria de semiconductores de China. El campo nacional de susceptores de grafito recubiertos de SiC está prosperando y la calidad del producto alcanza niveles internacionales.semicerase esfuerza por convertirse en un proveedor líder en este campo.
Hora de publicación: 17-jul-2024