The Crucial Role and Application Cases of SiC-Coated Graphite Susceptors in Semiconductor Manufacturing

أشباه الموصلات شبه خطط لزيادة إنتاج المكونات الأساسية لمعدات تصنيع أشباه الموصلات على مستوى العالم. بحلول عام 2027 ، نهدف إلى إنشاء مصنع جديد بقيمة 20.000 متر مربع مع إجمالي استثمار قدره 70 مليون دولار أمريكي. أحد مكوناتنا الأساسية ، حاملة رقاقة سيليكون كربيد (كذا)، والمعروفة أيضًا باسم الحاسوب ، شهدت تطورات كبيرة. إذن ، ما هي بالضبط هذه الدرج الذي يحمل رقائق؟

في عملية تصنيع الرقاقة ، تم تصميم الطبقات الفوقية على ركائز ويفر معينة لإنشاء الأجهزة. على سبيل المثال ، يتم تحضير الطبقات الفوقية GAAs على ركائز السيليكون لأجهزة LED ، وتزرع الطبقات الفوقية الكاملة على ركائز SIC موصلة لتطبيقات الطاقة مثل SBDs و MOSFETs ، ويتم بناء طبقات GAN الفائقة على ركائز SIC شبه المنقولة لتطبيقات RF مثل HEMTs. تعتمد هذه العملية اعتمادًا كبيرًا على شهادة بخار كيميائي معدات.

في معدات الأمراض القلبية الوعائية ، لا يمكن وضع ركائز مباشرة على المعدن أو قاعدة بسيطة للترسب الفوقي بسبب عوامل مختلفة مثل تدفق الغاز (الأفقي ، الرأسي) ، ودرجة الحرارة ، والضغط ، والاستقرار ، والتلوث. لذلك ، يتم استخدام حسس لوضع الركيزة ، مما يتيح الترسب الفوقي باستخدام تقنية CVD. هذا الإحساس هو SIC المغلفة بالجرافيت.

عادةً ما يتم استخدام شباك الجرافيت المغلفة في معدات ترسيب البخار الكيميائي المعدني (MOCVD) لدعم وتسخين ركائز الكريستال الواحدة. الاستقرار الحراري وتوحيد SC-coated graphite susceptors تعد حاسمة لجودة نمو المواد الفوقية ، مما يجعلها مكونًا أساسيًا من معدات MOCVD (الشركات الرائدة في معدات MOCVD مثل VEECO و AIXTRON). حاليًا ، تستخدم تقنية MOCVD على نطاق واسع في النمو الفوقي لأفلام GAN للأصوات الزرقاء بسبب بساطتها ، ومعدل النمو القابل للسيطرة ، وارتفاع النقاء. كجزء أساسي من مفاعل MOCVD ، حسس لفيلم GAN النمو الفوقي يجب أن يكون لديك مقاومة عالية الحرارة ، والتوصيل الحراري الموحد ، والاستقرار الكيميائي ، ومقاومة الصدمة الحرارية القوية. الجرافيت يلبي هذه المتطلبات تماما.

كمكون أساسي من معدات MOCVD ، يدعم حساء الجرافيت ويسخن ركائز الكريستال الفردية ، مما يؤثر بشكل مباشر على توحيد مواد الأفلام ونقاءها. تؤثر جودتها بشكل مباشر على تحضير الرقاقات الفوقية. ومع ذلك ، مع زيادة الاستخدام وظروف العمل المتغيرة ، يتم تهالك المصابين الجرافيت بسهولة ويعتبرون مستهلكين.

MOCVD المصابين تحتاج إلى الحصول على خصائص طلاء معينة لتلبية المتطلبات التالية:

• تغطية جيدة: يجب أن يغطي الطلاء شباك الجرافيت بالكامل بكثافة عالية لمنع التآكل في بيئة غاز تآكل.
• -قوة الترابط العالية: يجب أن يرتبط الطلاء بقوة بمقبول الجرافيت ، مع وجود دورات متعددة في درجات الحرارة العالية ودرجات الحرارة المنخفضة دون تقشير.
• -الاستقرار الكيميائي: يجب أن يكون الطلاء مستقرًا كيميائيًا لتجنب الفشل في الأجواء عالية الحرارة والتآكل.

SIC ، مع مقاومة التآكل ، والتوصيل الحراري العالي ، ومقاومة الصدمة الحرارية ، والاستقرار الكيميائي العالي ، يعمل بشكل جيد في البيئة الفوقية GAN. بالإضافة إلى ذلك ، فإن معامل التمدد الحراري لـ SIC يشبه الجرافيت ، مما يجعل SIC المادة المفضلة لطلاءات حساس الجرافيت.

حاليًا ، تشمل الأنواع الشائعة من SIC 3C و 4H و 6H ، كل منها مناسبة للتطبيقات المختلفة. على سبيل المثال ، يمكن لـ 4H-SIC إنتاج أجهزة عالية الطاقة ، 6H SIC مستقرة وتستخدم في الأجهزة الإلكترونية البصرية ، في حين أن 3C-SIC متشابه في بنية GAN ، مما يجعلها مناسبة لإنتاج الطبقة الفوقية GAN وأجهزة RF SIC-VAN. يستخدم 3C-SIC ، المعروف أيضًا باسم β-SIC ، بشكل أساسي كفيلم ومواد طلاء ، مما يجعلها مادة أساسية للطلاء.

هناك العديد من الطرق لإعداد الطلاء SIC ، بما في ذلك SOL-GEL ، التضمين ، الفرشاة ، رش البلازما ، تفاعل البخار الكيميائي (CVR) ، وترسب البخار الكيميائي (CVD).

من بين هذه ، طريقة التضمين هي عملية تلبيس مرحلة عالية درجة الحرارة. من خلال وضع الركيزة الجرافيت في مسحوق التضمين الذي يحتوي على مسحوق Si و C والتلبيخ في بيئة غاز خاملة ، فإن طلاء SIC على ركيزة الجرافيت. هذه الطريقة بسيطة ، وروابط الطلاء بشكل جيد مع الركيزة. ومع ذلك ، فإن الطلاء يفتقر إلى توحيد السمك وقد يكون له مسام ، مما يؤدي إلى ضعف مقاومة الأكسدة.

طريقة التكرار

تتضمن طريقة طلاء الرش رش المواد الخام السائلة على سطح الركيزة الجرافيت وعلاجها في درجة حرارة محددة لتشكيل طلاء. هذه الطريقة بسيطة وفعالة من حيث التكلفة ولكنها تؤدي إلى ضعف الترابط بين الطلاء والركيزة ، وسوء التوحيد للطلاء ، والطلاء الرقيق مع مقاومة الأكسدة المنخفضة ، مما يتطلب طرقًا مساعدة.

Ion Beam Spraying Method

يستخدم رش شعاع الأيونات مدفع شعاع أيون لرش مواد منصهرة أو مصببة جزئيًا على سطح الركيزة الجرافيت ، مما يشكل طلاءًا عند التصلب. هذه الطريقة بسيطة وتنتج الطلاء الكثيف. ومع ذلك ، فإن الطلاءات الرقيقة لها مقاومة ضعيفة للأكسدة ، وغالبًا ما تستخدم في الطلاء المركب SIC لتحسين الجودة.

Sol-Gel Method

تتضمن طريقة SOL-GEL تحضير محلول SOL موحد وشفاف ، ويغطي سطح الركيزة ، والحصول على الطلاء بعد التجفيف والتلبية. هذه الطريقة بسيطة وفعالة من حيث التكلفة ولكنها تؤدي إلى الطلاء مع مقاومة صدمة حرارية منخفضة وقابلية للتكسير ، مما يحد من تطبيقه على نطاق واسع.

رد الفعل الكيميائي

يستخدم CVR مسحوق Si و SiO2 في درجات حرارة عالية لتوليد بخار Sio ، والذي يتفاعل مع الركيزة المادية الكربونية لتشكيل طلاء SIC. روابط طلاء SIC الناتجة بإحكام مع الركيزة ، ولكن العملية تتطلب درجات حرارة وتكاليف عالية التفاعل.

Chemical Vapor Deposition (CVD)

CVD هي التقنية الأساسية لإعداد الطلاء SIC. ويشمل تفاعلات الطور الغازي على سطح الركيزة الجرافيت ، حيث تخضع المواد الخام للتفاعلات الفيزيائية والكيميائية ، والترسب كطلاء SIC. تنتج CVD الطلاءات SIC المستعبدة بإحكام تعزز أكسدة الركيزة ومقاومة الاجتثاث. ومع ذلك ، فإن الأمراض القلبية الوعائية لها أوقات ترسيب طويلة وقد تنطوي على غازات سامة.

وضع السوق

في سوق Graphite Sectospitor المغطى بـ SIC ، يتمتع المصنّعون الأجانب بحصة كبيرة في السوق. تغلبت Semicera على التقنيات الأساسية لنمو طلاء SIC موحد على ركائز الجرافيت ، مما يوفر الحلول التي تتناول الموصلية الحرارية ، والمعامل المرنة ، والتصلب ، وعيوب الشبكة ، وغيرها من مشكلات الجودة ، وتلبية متطلبات معدات MOCVD بالكامل.

التوقعات المستقبلية

تتطور صناعة أشباه الموصلات الصينية بسرعة ، مع زيادة توطين المعدات الفوقية MOCVD وتطبيقات توسيع نطاقها. من المتوقع أن ينمو سوق الجرافيت المغطى بالجرافيت المغلفة بسرعة.

خاتمة

كمكون حاسم في معدات أشباه الموصلات المركبة ، فإن إتقان تقنية الإنتاج الأساسية وتوطين مصبوبات الجرافيت المغلفة SIC أمر مهم من الناحية الاستراتيجية لصناعة أشباه الموصلات في الصين. يزدهر حقل الجرافيت المحلي المغطى بالجرافيت ، مع جودة المنتج التي تصل إلى المستويات الدولية. يسعى Semicera إلى أن تصبح موردًا رائدًا في هذا المجال.