Apakah SIC-Coated Graphite Susceptor?

Rajah 1. Pengedar grafit bersalut SIC

1. Lapisan epitaxial dan peralatannya

Semasa proses pembuatan wafer, kita perlu membina lapisan epitaxial pada beberapa substrat wafer untuk memudahkan pembuatan peranti. Epitaxy merujuk kepada proses pertumbuhan kristal tunggal baru pada substrat kristal tunggal yang telah diproses dengan teliti dengan memotong, mengisar, dan menggilap. Kristal tunggal baru boleh menjadi bahan yang sama dengan substrat, atau bahan yang berbeza (homoepitaxial atau heteroepitaxial). Oleh kerana lapisan kristal tunggal baru tumbuh di sepanjang fasa kristal substrat, ia dipanggil lapisan epitaxial, dan pembuatan peranti dilakukan pada lapisan epitaxial. 

Sebagai contoh, aGaas epitaxialLapisan disediakan pada substrat silikon untuk peranti pemancar cahaya LED; aEpitaxial sicLapisan ditanam pada substrat SIC konduktif untuk pembinaan SBD, MOSFET dan peranti lain dalam aplikasi kuasa; Lapisan epitaxial GAN ​​dibina pada substrat SIC separuh pensulasi untuk membentuk peranti selanjutnya seperti HEMT dalam aplikasi frekuensi radio seperti komunikasi. Parameter seperti ketebalan bahan epitaxial SIC dan kepekatan pembawa latar belakang secara langsung menentukan pelbagai sifat elektrik peranti SIC. Dalam proses ini, kita tidak boleh melakukan tanpa peralatan pemendapan wap kimia (CVD).

Rajah 2. Mod Pertumbuhan Filem Epitaxial

2. Kepentingan SIC CLEATED SUSCETOR GRAPHITE DALAM PERALATAN CVD

Dalam peralatan CVD, kita tidak boleh meletakkan substrat secara langsung pada logam atau hanya pada asas untuk pemendapan epitaxial, kerana ia melibatkan banyak faktor seperti arah aliran gas (mendatar, menegak), suhu, tekanan, penetapan dan bahan cemar. Oleh itu, kita perlu menggunakan susceptor (Pembawa wafer) untuk meletakkan substrat pada dulang dan menggunakan teknologi CVD untuk melakukan pemendapan epitaxial di atasnya. Susceptor ini adalah SUSCEPTOR grafit bersalut SIC (juga dipanggil dulang).

2.1 Permohonan SIC Coated Graphite Susceptor dalam Peralatan MOCVD

Susceptor grafit bersalut SIC memainkan peranan penting dalamperalatan pemendapan wap kimia organik logam (MOCVD)untuk menyokong dan memanaskan substrat kristal tunggal. Kestabilan haba dan keseragaman termal pemotong ini adalah penting untuk kualiti bahan epitaxial, jadi ia dianggap sebagai komponen teras yang sangat diperlukan dalam peralatan MOCVD. Teknologi pemendapan wap kimia organik logam (MOCVD) kini digunakan secara meluas dalam pertumbuhan epitaxial filem GaN Thin di LED biru kerana ia mempunyai kelebihan operasi mudah, kadar pertumbuhan yang dikawal dan kesucian yang tinggi.

Sebagai salah satu komponen teras dalam peralatan MOCVD, Vetek Semiconductor Graphite Susceptor bertanggungjawab untuk menyokong dan memanaskan substrat kristal tunggal, yang secara langsung mempengaruhi keseragaman dan kesucian bahan -bahan filem nipis, dan dengan itu berkaitan dengan kualiti penyediaan wafer epitaxial. Oleh kerana bilangan kegunaan meningkat dan perubahan persekitaran kerja, susceptor grafit terdedah kepada dipakai dan oleh itu diklasifikasikan sebagai habis.

2.2. Ciri -ciri Sic Coated Graphite Susceptor

Untuk memenuhi keperluan peralatan MOCVD, salutan yang diperlukan untuk Susceptor Graphite mesti mempunyai ciri -ciri khusus untuk memenuhi piawaian berikut:

✔ Liputan yang baik: Salutan SIC mesti menutupi sepenuhnya susceptor dan mempunyai ketumpatan yang tinggi untuk mencegah kerosakan dalam persekitaran gas yang menghakis.

✔ Kekuatan ikatan yang tinggi: Salutan harus terikat dengan tegas kepada susceptor dan tidak mudah jatuh selepas beberapa suhu tinggi dan siklus suhu rendah.

✔ Kestabilan kimia yang baik: Salutan mesti mempunyai kestabilan kimia yang baik untuk mengelakkan kegagalan pada suhu tinggi dan atmosfera yang menghakis.

2.3 kesukaran dan cabaran dalam bahan grafit dan silikon karbida yang sepadan

Silicon carbide (sic) berfungsi dengan baik dalam atmosfera epitaxial GaN kerana kelebihannya seperti rintangan kakisan, kekonduksian terma yang tinggi, rintangan kejutan haba dan kestabilan kimia yang baik. Koefisien pengembangan terma adalah serupa dengan grafit, menjadikannya bahan pilihan untuk salutan grafit grafit.

Walau bagaimanapun, selepas semua,grafitdanSilicon Carbideadalah dua bahan yang berbeza, dan masih ada situasi di mana salutan mempunyai hayat perkhidmatan yang pendek, mudah jatuh, dan meningkatkan kos disebabkan oleh pekali pengembangan terma yang berbeza. 

3. Teknologi salutan sic

3.1. Jenis SIC biasa

Pada masa ini, jenis biasa SIC termasuk 3C, 4H dan 6H, dan pelbagai jenis SIC sesuai untuk tujuan yang berbeza. Sebagai contoh, 4H-SIC sesuai untuk pembuatan peranti kuasa tinggi, 6H-SIC agak stabil dan boleh digunakan untuk peranti optoelektronik, dan 3C-SIC boleh digunakan untuk menyediakan lapisan epitaxial GAN ​​dan mengeluarkan peranti SIC-GAN RF kerana struktur yang serupa dengan GAN. 3C-SIC juga biasanya dirujuk sebagai β-SIC, yang kebanyakannya digunakan untuk filem nipis dan bahan salutan. Oleh itu, β-SIC kini merupakan salah satu bahan utama untuk salutan.

3.2.Salutan Silicon Carbidekaedah penyediaan

Terdapat banyak pilihan untuk penyediaan salutan karbida silikon, termasuk kaedah gel-SOL, kaedah penyemburan, kaedah penyemburan rasuk ion, kaedah tindak balas wap kimia (CVR) dan kaedah pemendapan wap kimia (CVD). Antaranya, kaedah pemendapan wap kimia (CVD) kini merupakan teknologi utama untuk menyediakan salutan SIC. Kaedah ini mendepositkan salutan SIC pada permukaan substrat melalui tindak balas fasa gas, yang mempunyai kelebihan ikatan rapat antara salutan dan substrat, meningkatkan rintangan pengoksidaan dan rintangan ablasi bahan substrat.

Kaedah sintering suhu tinggi, dengan meletakkan substrat grafit dalam serbuk embedding dan sintering pada suhu tinggi di bawah suasana lengai, akhirnya membentuk salutan SIC di permukaan substrat, yang dipanggil kaedah penyembuhan. Walaupun kaedah ini mudah dan salutannya terikat dengan ketat ke substrat, keseragaman salutan dalam arah ketebalan adalah miskin, dan lubang -lubang terdedah untuk muncul, yang mengurangkan rintangan pengoksidaan.

✔ Kaedah penyemburanmelibatkan penyemburan bahan mentah cecair pada permukaan substrat grafit, dan kemudian mengukuhkan bahan mentah pada suhu tertentu untuk membentuk salutan. Walaupun kaedah ini adalah kos rendah, salutan lemah terikat dengan substrat, dan salutan mempunyai keseragaman yang lemah, ketebalan nipis, dan rintangan pengoksidaan yang lemah, dan biasanya memerlukan rawatan tambahan.

Teknologi penyemburan rasuk ionMenggunakan pistol rasuk ion untuk menyemburkan bahan cair atau sebahagiannya cair ke permukaan substrat grafit, yang kemudiannya menguatkan dan ikatan untuk membentuk salutan. Walaupun operasi itu mudah dan boleh menghasilkan salutan karbida silikon yang agak padat, salutan mudah dipecahkan dan mempunyai rintangan pengoksidaan yang lemah. Ia biasanya digunakan untuk menyediakan salutan komposit SIC berkualiti tinggi.

✔ Kaedah sol-gel, kaedah ini melibatkan penyediaan penyelesaian sol seragam dan telus, memohon kepada permukaan substrat, dan kemudian pengeringan dan sintering untuk membentuk salutan. Walaupun operasi itu mudah dan kosnya rendah, salutan yang disediakan mempunyai rintangan kejutan terma yang rendah dan terdedah kepada retak, jadi julat aplikasinya terhad.

✔ Teknologi Reaksi Wap Kimia (CVR): CVR menggunakan serbuk Si dan SiO2 untuk menghasilkan wap SIO, dan membentuk salutan SIC oleh tindak balas kimia pada permukaan substrat bahan karbon. Walaupun salutan terikat yang ketat boleh disediakan, suhu tindak balas yang lebih tinggi diperlukan dan kosnya tinggi.

✔ Pemendapan wap kimia (CVD): CVD kini merupakan teknologi yang paling banyak digunakan untuk menyediakan salutan SIC, dan salutan SIC dibentuk oleh tindak balas fasa gas pada permukaan substrat. Lapisan yang disediakan oleh kaedah ini terikat dengan rapat dengan substrat, yang meningkatkan rintangan pengoksidaan substrat dan rintangan ablasi, tetapi memerlukan masa pemendapan yang panjang, dan gas reaksi mungkin toksik.

Rajah 3. Rajah Pengendalian Wap Chemical

4. Persaingan pasaran danIa semikonduktorInovasi teknologi

Dalam pasaran substrat grafit bersalut SIC, pengeluar asing bermula lebih awal, dengan kelebihan terkemuka yang jelas dan bahagian pasaran yang lebih tinggi. Di peringkat antarabangsa, Xycard di Belanda, SGL di Jerman, Toyo Tanso di Jepun, dan MEMC di Amerika Syarikat adalah pembekal arus perdana, dan pada dasarnya mereka memonopoli pasaran antarabangsa. Walau bagaimanapun, China kini telah memecahkan teknologi teras lapisan SIC yang seragam di permukaan substrat grafit, dan kualitinya telah disahkan oleh pelanggan domestik dan asing. Pada masa yang sama, ia juga mempunyai kelebihan daya saing tertentu dalam harga, yang dapat memenuhi keperluan peralatan MOCVD untuk penggunaan substrat grafit bersalut SIC. 

Semikonduktor Vetek telah terlibat dalam penyelidikan dan pembangunan dalam bidangSalutan sicselama lebih dari 20 tahun. Oleh itu, kami telah melancarkan teknologi Layer Buffer yang sama seperti SGL. Melalui teknologi pemprosesan khas, lapisan penampan boleh ditambah antara grafit dan silikon karbida untuk meningkatkan hayat perkhidmatan dengan lebih daripada dua kali.