Semi-conducteur Semicera prévoit d’augmenter la production de composants de base pour les équipements de fabrication de semi-conducteurs à l’échelle mondiale. D'ici 2027, nous visons à créer une nouvelle usine de 20 000 mètres carrés avec un investissement total de 70 millions USD. L'un de nos composants essentiels, lesupport de plaquette en carbure de silicium (SiC), également connu sous le nom de suscepteur, a connu des progrès significatifs. Alors, quel est exactement ce plateau qui contient les gaufrettes ?
Dans le processus de fabrication des tranches, des couches épitaxiales sont construites sur certains substrats de tranches pour créer des dispositifs. Par exemple, les couches épitaxiales GaAs sont préparées sur des substrats de silicium pour les dispositifs LED, les couches épitaxiales SiC sont cultivées sur des substrats SiC conducteurs pour des applications de puissance telles que les SBD et les MOSFET, et les couches épitaxiales GaN sont construites sur des substrats SiC semi-isolants pour les applications RF telles que les HEMT. . Ce processus repose fortement surdépôt chimique en phase vapeur (CVD)équipement.
Dans les équipements CVD, les substrats ne peuvent pas être placés directement sur du métal ou sur une simple base pour un dépôt épitaxial en raison de divers facteurs tels que le débit de gaz (horizontal, vertical), la température, la pression, la stabilité et la contamination. Par conséquent, un suscepteur est utilisé pour placer le substrat, permettant un dépôt épitaxial à l'aide de la technologie CVD. Ce suscepteur est leSuscepteur en graphite recouvert de SiC.
Suscepteurs en graphite recouverts de SiC sont généralement utilisés dans les équipements de dépôt chimique en phase vapeur de composés organiques métalliques (MOCVD) pour soutenir et chauffer des substrats monocristallins. La stabilité thermique et l'uniformité de Suscepteurs en graphite recouverts de SiCsont cruciaux pour la qualité de croissance des matériaux épitaxiaux, ce qui en fait un composant essentiel des équipements MOCVD (principales sociétés d'équipement MOCVD telles que Veeco et Aixtron). Actuellement, la technologie MOCVD est largement utilisée dans la croissance épitaxiale de films GaN pour LED bleues en raison de sa simplicité, de son taux de croissance contrôlable et de sa grande pureté. Élément essentiel du réacteur MOCVD, lesuscepteur pour la croissance épitaxiale d'un film GaNdoit avoir une résistance aux températures élevées, une conductivité thermique uniforme, une stabilité chimique et une forte résistance aux chocs thermiques. Le graphite répond parfaitement à ces exigences.
En tant que composant essentiel de l'équipement MOCVD, le suscepteur en graphite supporte et chauffe les substrats monocristallins, affectant directement l'uniformité et la pureté des matériaux du film. Sa qualité impacte directement la préparation des plaques épitaxiales. Cependant, avec une utilisation accrue et des conditions de travail variables, les suscepteurs en graphite s'usent facilement et sont considérés comme des consommables.
Suscepteurs du MOCVDdoivent avoir certaines caractéristiques de revêtement pour répondre aux exigences suivantes :
- -Bonne couverture:Le revêtement doit recouvrir complètement le suscepteur en graphite à haute densité pour éviter la corrosion dans un environnement gazeux corrosif.
- -Force de liaison élevée:Le revêtement doit adhérer fortement au suscepteur en graphite, résister à plusieurs cycles à haute et basse température sans se décoller.
- -Stabilité chimique:Le revêtement doit être chimiquement stable pour éviter toute défaillance dans des atmosphères corrosives et à haute température.
Le SiC, avec sa résistance à la corrosion, sa conductivité thermique élevée, sa résistance aux chocs thermiques et sa stabilité chimique élevée, fonctionne bien dans l'environnement épitaxial GaN. De plus, le coefficient de dilatation thermique du SiC est similaire à celui du graphite, ce qui fait du SiC le matériau préféré pour les revêtements de suscepteurs en graphite.
Actuellement, les types courants de SiC incluent 3C, 4H et 6H, chacun adapté à différentes applications. Par exemple, le 4H-SiC peut produire des dispositifs de haute puissance, le 6H-SiC est stable et utilisé pour les dispositifs optoélectroniques, tandis que le 3C-SiC a une structure similaire à celle du GaN, ce qui le rend adapté à la production de couches épitaxiales de GaN et aux dispositifs RF SiC-GaN. Le 3C-SiC, également connu sous le nom de β-SiC, est principalement utilisé comme matériau de film et de revêtement, ce qui en fait un matériau principal pour les revêtements.
Il existe différentes méthodes pour préparerRevêtements SiC, y compris sol-gel, enrobage, brossage, pulvérisation plasma, réaction chimique en phase vapeur (CVR) et dépôt chimique en phase vapeur (CVD).
Parmi ceux-ci, la méthode d’enrobage est un processus de frittage en phase solide à haute température. En plaçant le substrat en graphite dans une poudre d'enrobage contenant de la poudre de Si et C et en frittant dans un environnement de gaz inerte, un revêtement SiC se forme sur le substrat en graphite. Cette méthode est simple et le revêtement adhère bien au substrat. Cependant, le revêtement manque d’uniformité d’épaisseur et peut présenter des pores, conduisant à une mauvaise résistance à l’oxydation.
Méthode de revêtement par pulvérisation
La méthode de revêtement par pulvérisation consiste à pulvériser des matières premières liquides sur la surface du substrat en graphite et à les durcir à une température spécifique pour former un revêtement. Cette méthode est simple et économique, mais entraîne une faible liaison entre le revêtement et le substrat, une mauvaise uniformité du revêtement et des revêtements minces présentant une faible résistance à l'oxydation, nécessitant des méthodes auxiliaires.
Méthode de pulvérisation par faisceau d'ions
La pulvérisation par faisceau d'ions utilise un pistolet à faisceau d'ions pour pulvériser des matériaux fondus ou partiellement fondus sur la surface du substrat en graphite, formant ainsi un revêtement lors de la solidification. Cette méthode est simple et produit des revêtements SiC denses. Cependant, les revêtements minces ont une faible résistance à l’oxydation, souvent utilisée pour les revêtements composites SiC afin d’améliorer la qualité.
Méthode Sol-Gel
La méthode sol-gel consiste à préparer une solution sol uniforme et transparente, recouvrant la surface du substrat, et à obtenir le revêtement après séchage et frittage. Cette méthode est simple et peu coûteuse, mais elle donne des revêtements présentant une faible résistance aux chocs thermiques et une faible sensibilité à la fissuration, ce qui limite son application généralisée.
Réaction chimique en vapeur (CVR)
Le CVR utilise de la poudre de Si et SiO2 à haute température pour générer de la vapeur de SiO, qui réagit avec le substrat en carbone pour former un revêtement SiC. Le revêtement SiC résultant adhère étroitement au substrat, mais le processus nécessite des températures de réaction et des coûts élevés.
Dépôt chimique en phase vapeur (CVD)
Le CVD est la principale technique de préparation des revêtements SiC. Cela implique des réactions en phase gazeuse sur la surface du substrat en graphite, où les matières premières subissent des réactions physiques et chimiques, se déposant sous forme d'un revêtement SiC. Le CVD produit des revêtements SiC étroitement liés qui améliorent la résistance du substrat à l'oxydation et à l'ablation. Cependant, les CVD ont des temps de dépôt longs et peuvent impliquer des gaz toxiques.
Situation du marché
Sur le marché des suscepteurs en graphite revêtus de SiC, les fabricants étrangers détiennent une avance significative et une part de marché élevée. Semicera a surmonté les technologies de base pour une croissance uniforme du revêtement SiC sur les substrats en graphite, en fournissant des solutions qui répondent aux exigences de conductivité thermique, de module élastique, de rigidité, de défauts de réseau et d'autres problèmes de qualité, répondant pleinement aux exigences des équipements MOCVD.
Perspectives d'avenir
L'industrie chinoise des semi-conducteurs se développe rapidement, avec une localisation croissante des équipements épitaxiaux MOCVD et des applications croissantes. Le marché des suscepteurs en graphite revêtus de SiC devrait connaître une croissance rapide.
Conclusion
En tant que composant crucial des équipements de semi-conducteurs composés, la maîtrise de la technologie de production de base et la localisation des suscepteurs en graphite recouverts de SiC sont d'une importance stratégique pour l'industrie chinoise des semi-conducteurs. Le domaine national des suscepteurs en graphite à revêtement SiC est en plein essor, la qualité des produits atteignant les niveaux internationaux.Semiceras'efforce de devenir un fournisseur leader dans ce domaine.
Heure de publication : 17 juillet 2024