Il ruolo cruciale e i casi di applicazione dei suscettori di grafite con rivestimento SIC nella produzione di semiconduttori

Semicera Semiconductor piani per aumentare la produzione di componenti di base per le attrezzature di produzione a semiconduttore a livello globale. Entro il 2027, miriamo a stabilire una nuova fabbrica di 20.000 metri quadrati con un investimento totale di 70 milioni di dollari. Uno dei nostri componenti principali, il vettore di wafer di carburo di silicio (SIC), noto anche come suscettore, ha visto progressi significativi. Quindi, cos'è esattamente questo vassoio che tiene i wafer?

Nel processo di produzione del wafer, gli strati epitassiali sono costruiti su alcuni substrati di wafer per creare dispositivi. Ad esempio, gli strati epitassiali GAAS sono preparati su substrati di silicio per dispositivi a LED, gli strati epitassiali SIC vengono coltivati ​​su substrati SIC conduttivi per applicazioni di alimentazione come SBD e MOSFET e gli strati epitassiali GAN sono costruiti su substrati SIC semi-isulanti per le GHTS. Questo processo si basa fortemente deposizione del vapore chimico (CVD) attrezzatura.

Nell'attrezzatura CVD, i substrati non possono essere posizionati direttamente sul metallo o una semplice base per la deposizione epitassiale a causa di vari fattori come il flusso di gas (orizzontale, verticale), temperatura, pressione, stabilità e contaminazione. Pertanto, viene utilizzato un suscettore per posizionare il substrato, consentendo la deposizione epitassiale utilizzando la tecnologia CVD. Questo suscettore è il Suscettore di grafite con rivestimento SIC.

I suscettori di grafite con rivestimento SIC sono in genere utilizzati nelle apparecchiature di deposizione di vapore chimico metallo-organico (MOCVD) per supportare e riscaldare i substrati a cristallo singolo. La stabilità termica e l'uniformità di SiC-coated graphite susceptors sono cruciali per la qualità di crescita dei materiali epitassiali, rendendoli un componente principale delle apparecchiature MOCVD (le principali società di attrezzature MOCVD come VeeCO e Aixtron). Attualmente, la tecnologia MOCVD è ampiamente utilizzata nella crescita epitassiale dei film GAN per i LED blu a causa della sua semplicità, tasso di crescita controllabile e elevata purezza. Come parte essenziale del reattore MOCVD, il Suscettore per la crescita epitassiale del film GAN Deve avere una resistenza ad alta temperatura, conduttività termica uniforme, stabilità chimica e forte resistenza agli shock termici. La grafite soddisfa perfettamente questi requisiti.

Come componente centrale delle apparecchiature MOCVD, il suscettore di grafite supporta e riscalda i substrati a cristallo singolo, influenzando direttamente l'uniformità e la purezza dei materiali cinematografici. La sua qualità influisce direttamente sulla preparazione di wafer epitassiali. Tuttavia, con un aumento dell'utilizzo e variazioni di lavoro variabili, i suscettori di grafite sono facilmente logori e sono considerati materiali di consumo.

Suscettori MOCVD È necessario disporre di determinate caratteristiche di rivestimento per soddisfare i seguenti requisiti:

• -Giotto di copertura: Il rivestimento deve coprire completamente il suscettore di grafite con alta densità per prevenire la corrosione in un ambiente di gas corrosivo.
• -Il punto di vista del legame: Il rivestimento deve legarsi fortemente al suscettore di grafite, resistendo a più cicli ad alta temperatura e bassa temperatura senza staccarsi.
• -Abilità chimica: Il rivestimento deve essere chimicamente stabile per evitare fallimenti in atmosfere ad alta temperatura e corrosiva.

SIC, con la sua resistenza alla corrosione, l'elevata conduttività termica, la resistenza agli shock termici e l'elevata stabilità chimica, si comporta bene nell'ambiente epitassiale GAN. Inoltre, il coefficiente di espansione termica di SIC è simile alla grafite, rendendo SIC il materiale preferito per i rivestimenti di suscettore di grafite.

Attualmente, i tipi comuni di SIC includono 3C, 4H e 6H, ciascuno adatto a diverse applicazioni. Ad esempio, 4H-SIC può produrre dispositivi ad alta potenza, 6H-SIC è stabile e utilizzato per dispositivi optoelettronici, mentre 3C-SIC è simile nella struttura a GAN, rendendolo adatto alla produzione di strati epitassiali GAN e ai dispositivi SIC-GAN RF. 3C-SIC, noto anche come β-SIC, è usato principalmente come materiale di pellicola e rivestimento, rendendolo un materiale primario per i rivestimenti.

Esistono vari metodi per preparare i rivestimenti SIC, tra cui sol-gel, incorporamento, spazzolatura, spruzzatura del plasma, reazione di vapore chimica (CVR) e deposizione di vapore chimico (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 incorporamento contenente polvere di Si e C e sinterizzazione in un ambiente a gas inerte, un rivestimento SIC si forma sul substrato di grafite. Questo metodo è semplice e il rivestimento si lega bene al substrato. Tuttavia, il rivestimento manca di uniformità dello spessore e può avere pori, portando a una scarsa resistenza all'ossidazione.

Metodo di rivestimento spray

Il metodo di rivestimento a spruzzo prevede la spruzzatura di materie prime liquide sulla superficie del substrato di grafite e la cura di una temperatura specifica per formare un rivestimento. Questo metodo è semplice ed economico ma si traduce in un legame debole tra il rivestimento e il substrato, la scarsa uniformità del rivestimento e i rivestimenti sottili con bassa resistenza all'ossidazione, che richiedono metodi ausiliari.

Metodo di spruzzatura del raggio ionico

La spruzzatura del fascio ionico utilizza una pistola a fascio ionico per spruzzare materiali fusi o parzialmente fusi sulla superficie del substrato di grafite, formando un rivestimento al momento della 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, che copre la superficie del substrato e l'ottenimento del rivestimento dopo l'asciugatura e la sinterizzazione. Questo metodo è semplice ed economico ma si traduce in rivestimenti con bassa resistenza agli shock termici e suscettibilità al cracking, limitando la sua applicazione diffusa.

Reazione al vapore chimico (CVR)

CVR utilizza polvere SI e SIO2 ad alte temperature per generare vapore SIO, che reagisce con il substrato di materiale di carbonio per formare un rivestimento SIC. I legami di rivestimento SIC risultanti strettamente con il substrato, ma il processo richiede elevate temperature e costi di reazione.

Deposizione chimica del vapore (CVD)

CVD è la tecnica primaria per preparare i rivestimenti SIC. Implica reazioni in fase gassosa sulla superficie del substrato di grafite, in cui le materie prime subiscono reazioni fisiche e chimiche, che si depositano come rivestimento SIC. CVD produce rivestimenti SIC strettamente legati che migliorano l'ossidazione del substrato e la resistenza all'ablazione. Tuttavia, il CVD ha lunghi tempi di deposizione e può coinvolgere gas tossici.

Situazione del mercato

Nel mercato dei suscettori di grafite con rivestimento SIC, i produttori stranieri hanno una quota di mercato significativa e elevata. Semicera ha superato le tecnologie di base per la crescita uniforme del rivestimento SIC sui substrati di grafite, fornendo soluzioni che affrontano conducibilità termica, modulo elastico, rigidità, difetti reticolari e altri problemi di qualità, soddisfacendo completamente i requisiti delle apparecchiature MOCVD.

Prospettive future

L'industria dei semiconduttori cinesi si sta sviluppando rapidamente, con l'aumentare della localizzazione delle apparecchiature epitassiali MOCVD e delle applicazioni in espansione. Il mercato dei suscettori di grafite con rivestimento SIC dovrebbe crescere rapidamente.

Conclusione

Come componente cruciale nelle apparecchiature a semiconduttore composto, padroneggiare la tecnologia di produzione di base e localizzare i suscettori di grafite con rivestimento SIC è strategicamente importante per l'industria dei semiconduttori cinesi. Il campo suscettore di grafite con rivestimento SIC domestico è fiorente, con la qualità del prodotto che raggiunge i livelli internazionali. Semicera si sta sforzando di diventare un fornitore leader in questo campo.