התפקיד המכריע ומקרי היישום של קולטי גרפיט מצופים SiC בייצור מוליכים למחצה

Semicera Semiconductor מתכננת להגדיל את הייצור של רכיבי ליבה עבור ציוד לייצור מוליכים למחצה ברחבי העולם. עד 2027, אנו שואפים להקים מפעל חדש בשטח של 20,000 מ"ר בהשקעה כוללת של 70 מיליון דולר. אחד ממרכיבי הליבה שלנו, המנשא פרוסות סיליקון קרביד (SiC)., הידוע גם בתור ספייס, ראה התקדמות משמעותית. אז מה זה בעצם המגש הזה שמכיל את הפרוסים?

בתהליך ייצור פרוסות, שכבות אפיטקסיאליות נבנות על מצעי רקיק מסוימים כדי ליצור התקנים. לדוגמה, שכבות אפיטקסיאליות GaAs מוכנות על מצעי סיליקון עבור התקני LED, שכבות אפיטקסיאליות SiC גדלות על מצעי SiC מוליכים עבור יישומי חשמל כמו SBDs ו-MOSFETs, ושכבות אפיטקסיאליות GaN בנויות על מצעי SiC מבודדים למחצה עבור יישומי RF כגון HEMTs. . תהליך זה מסתמך במידה רבה עלשקיעת אדים כימית (CVD)צִיוּד.

בציוד CVD, מצעים לא יכולים להיות מונחים ישירות על מתכת או בסיס פשוט לתצהיר אפיטקסיאלי בגלל גורמים שונים כמו זרימת גז (אופקי, אנכי), טמפרטורה, לחץ, יציבות וזיהום. לכן, נעשה שימוש בסוסceptor כדי להניח עליו את המצע, המאפשר שקיעה אפיטקסיאלית באמצעות טכנולוגיית CVD. הקליט הזה הואקולט גרפיט מצופה SiC.

קולטי גרפיט מצופים SiC משמשים בדרך כלל בציוד מתכת-אורגני כימי אדי (MOCVD) כדי לתמוך ולחמם מצעים חד-גבישיים. היציבות התרמית והאחידות של קולטי גרפיט מצופים SiCהם חיוניים לאיכות הצמיחה של חומרים אפיטקסיאליים, מה שהופך אותם למרכיב ליבה של ציוד MOCVD (חברות ציוד MOCVD מובילות כמו Veeco ו-Aixtron). נכון לעכשיו, טכנולוגיית MOCVD נמצאת בשימוש נרחב בגידול האפיטקסיאלי של סרטי GaN עבור נוריות LED כחולות בשל הפשטות, קצב הצמיחה הניתן לשליטה והטוהר הגבוה שלה. כחלק חיוני מכור MOCVD, הsusceptor עבור גידול אפיטקסיאלי של סרט GaNחייב להיות בעל עמידות בטמפרטורה גבוהה, מוליכות תרמית אחידה, יציבות כימית ועמידות בפני הלם תרמי חזק. גרפיט עונה על הדרישות הללו בצורה מושלמת.

כמרכיב ליבה של ציוד MOCVD, תומך הגרפיט תומך ומחמם מצעים חד-גבישיים, ומשפיע ישירות על האחידות והטוהר של חומרי הסרט. איכותו משפיעה ישירות על הכנת פרוסות אפיטקסיאליות. עם זאת, עם שימוש מוגבר ותנאי עבודה משתנים, קולטי גרפיט נשחקים בקלות ונחשבים לחומר מתכלה.

קולטי MOCVDצריך להיות בעל מאפייני ציפוי מסוימים כדי לעמוד בדרישות הבאות:

• -כיסוי טוב:הציפוי חייב לכסות לחלוטין את קולט הגרפיט בצפיפות גבוהה כדי למנוע קורוזיה בסביבת גז קורוזיבי.
• -חוזק חיבור גבוה:הציפוי חייב להיקשר חזק לסופג הגרפיט, לעמוד במספר מחזורי טמפרטורות גבוהות ונמוכות מבלי להתקלף.
• -יציבות כימית:הציפוי חייב להיות יציב מבחינה כימית כדי למנוע כשל בטמפרטורה גבוהה ובאטמוספרות קורוזיביות.

SiC, עם עמידות בפני קורוזיה, מוליכות תרמית גבוהה, עמידות בפני זעזועים תרמיים ויציבות כימית גבוהה, מתפקד היטב בסביבה האפיטקסיאלית של GaN. בנוסף, מקדם ההתפשטות התרמית של SiC דומה לגרפיט, מה שהופך את SiC לחומר המועדף עבור ציפויי גרפיט.

נכון לעכשיו, סוגים נפוצים של SiC כוללים 3C, 4H ו-6H, כל אחד מתאים ליישומים שונים. לדוגמה, 4H-SiC יכול לייצר התקנים בעלי הספק גבוה, 6H-SiC יציב ומשמש להתקנים אופטו-אלקטרוניים, בעוד ש-3C-SiC דומה במבנה ל-GaN, מה שהופך אותו למתאים לייצור שכבות אפיטקסיות GaN ולהתקני SiC-GaN RF. 3C-SiC, הידוע גם בשם β-SiC, משמש בעיקר כסרט וחומר ציפוי, מה שהופך אותו לחומר עיקרי לציפויים.

ישנן שיטות שונות להכנהציפויי SiC, כולל סול-ג'ל, הטבעה, הברשה, ריסוס פלזמה, תגובת אדים כימית (CVR) ותצהיר אדים כימי (CVD).

בין אלה, שיטת ההטבעה היא תהליך סינטר פאזה מוצק בטמפרטורה גבוהה. על ידי הנחת מצע הגרפיט באבקת הטבעה המכילה אבקת Si ו-C וסינטר בסביבת גז אינרטי, נוצר ציפוי SiC על מצע הגרפיט. שיטה זו פשוטה, והציפוי נקשר היטב עם המצע. עם זאת, הציפוי חסר אחידות בעובי וייתכן שיש לו נקבוביות, מה שמוביל לעמידות חמצון ירודה.

שיטת ציפוי בהתזה

שיטת הציפוי בהתזה כוללת ריסוס של חומרי גלם נוזליים על פני מצע הגרפיט וריפוים בטמפרטורה מסוימת ליצירת ציפוי. שיטה זו פשוטה וחסכונית אך מביאה לחיבור חלש בין הציפוי למצע, אחידות ציפוי ירודה וציפויים דקים בעלי עמידות חמצון נמוכה, הדורשים שיטות עזר.

שיטת ריסוס קרן יונים

ריסוס קרן יונים משתמש באקדח קרן יונים כדי לרסס חומרים מותכים או מותכים חלקית על פני מצע הגרפיט, ויוצרים ציפוי עם התמצקות. שיטה זו פשוטה ומייצרת ציפויי SiC צפופים. עם זאת, לציפויים הדקים יש עמידות חמצון חלשה, המשמשת לעתים קרובות לציפויים מרוכבים של SiC לשיפור האיכות.

שיטת סול-ג'ל

שיטת הסול-ג'ל כוללת הכנת תמיסת סול אחידה ושקופה, כיסוי משטח התשתית וקבלת הציפוי לאחר ייבוש וסינטר. שיטה זו פשוטה וחסכונית אך מביאה לציפויים בעלי עמידות נמוכה בפני זעזועים תרמיים ורגישות לסדקים, מה שמגביל את היישום הנרחב שלה.

תגובת אדים כימית (CVR)

CVR משתמש באבקת Si ו- SiO2 בטמפרטורות גבוהות ליצירת אדי SiO, המגיבים עם מצע חומר הפחמן ליצירת ציפוי SiC. ציפוי ה- SiC המתקבל נקשר בחוזקה עם המצע, אך התהליך דורש טמפרטורות תגובה ועלויות גבוהות.

שקיעת אדים כימית (CVD)

CVD היא הטכניקה העיקרית להכנת ציפויי SiC. זה כרוך בתגובות פאזות גז על פני מצע הגרפיט, שבו חומרי גלם עוברים תגובות פיזיקליות וכימיות, מושקעים כציפוי SiC. CVD מייצרת ציפויי SiC מחוברים בחוזקה המשפרים את עמידות החמצון והאבלציה של המצע. עם זאת, ל-CVD יש זמני שקיעה ארוכים ועשויים לכלול גזים רעילים.

מצב השוק

בשוק קולטי הגרפיט מצופה SiC, ליצרנים זרים יש מוביל משמעותי ונתח שוק גבוה. Semicera התגברה על טכנולוגיות ליבה לצמיחת ציפוי SiC אחידה על מצעי גרפיט, תוך מתן פתרונות הנותנים מענה למוליכות תרמית, מודול אלסטי, קשיחות, פגמי סריג ובעיות איכות אחרות, תוך עמידה מלאה בדרישות ציוד MOCVD.

Outlook עתידי

תעשיית המוליכים למחצה בסין מתפתחת במהירות, עם לוקליזציה גוברת של ציוד אפיטקסיאלי MOCVD והרחבת יישומים. שוק קולטי הגרפיט מצופה SiC צפוי לגדול במהירות.

מַסְקָנָה

כמרכיב חיוני בציוד מוליכים למחצה מורכבים, שליטה בטכנולוגיית הייצור הליבה ולוקאליזציה של קולטי גרפיט מצופים SiC חשובה אסטרטגית לתעשיית המוליכים למחצה בסין. תחום הקולטים המקומיים של גרפיט מצופה SiC משגשג, ואיכות המוצר מגיעה לרמות בינלאומיות.Semiceraשואפת להפוך לספק מוביל בתחום זה.