Vad är SIC-belagd grafit Susceptor?

Bild 1.SIC-belagd grafit Susceptor

1. Epitaxialt lager och dess utrustning

Under skivtillverkningsprocessen måste vi ytterligare bygga ett epitaxialskikt på vissa skivsubstrat för att underlätta tillverkningen av enheter. Epitaxy hänvisar till processen att odla en ny enkelkristall på ett enda kristallsubstrat som har behandlats noggrant genom skärning, slipning och polering. Den nya enkelkristallen kan vara samma material som underlaget, eller ett annat material (homoepitaxial eller heteroepitaxial). Eftersom det nya enkelkristallskiktet växer längs substratkristallfasen kallas det ett epitaxialskikt, och enhetstillverkningen utförs på det epitaxiala skiktet. 

Till exempel aGaAs EpitaxialSkiktet framställs på ett kiselsubstrat för LED-ljusmittande enheter; enSic epitaxialSkiktet odlas på ett ledande SIC -underlag för konstruktion av SBD, MOSFET och andra enheter i kraftapplikationer; Ett GaN-epitaxialt lager är konstruerat på ett semi-isolerande SIC-substrat för att ytterligare tillverka enheter såsom HEMT i radiofrekvensapplikationer såsom kommunikation. Parametrar såsom tjockleken på SIC -epitaxiala material och koncentration av bakgrundsbärare bestämmer direkt de olika elektriska egenskaperna hos SIC -enheter. I denna process kan vi inte göra utan kemisk ångavlagring (CVD).

Bild 2. Epitaxial filmtillväxtlägen

2. Betydelse av SIC -belagd grafit -susceptor i CVD -utrustning

I CVD -utrustning kan vi inte placera substratet direkt på metallen eller helt enkelt på en bas för epitaxial avsättning, eftersom det involverar många faktorer som gasflödesriktning (horisontellt, vertikalt), temperatur, tryck, fixering och föroreningar. Därför måste vi använda en Susceptor (skivbärare) för att placera underlaget på ett bricka och använda CVD -teknik för att utföra epitaxial avsättning på den. Denna susceptor är den SIC-belagda grafitiska Susceptor (även kallad ett bricka).

2.1 Applicering av SIC -belagd grafit Susceptor i MOCVD -utrustning

Den SIC-belagda grafit-susceptorn spelar en nyckelroll iMetall Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD) utrustningFör att stödja och värma enstaka kristallsubstrat. Den termiska stabiliteten och den termiska enhetligheten hos denna mottagare är avgörande för kvaliteten på epitaxiala material, så det betraktas som en oumbärlig kärnkomponent i MOCVD -utrustning. Metal Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD) -teknologi används för närvarande allmänt i den epitaxiella tillväxten av GAN -tunna filmer i blå lysdioder eftersom den har fördelarna med enkel drift, kontrollerbar tillväxthastighet och hög renhet.

Som en av kärnkomponenterna i MOCVD -utrustning är Vetek Semiconductor Graphite Susceptor ansvarig för att stödja och värma enstaka kristallsubstrat, vilket direkt påverkar enhetligheten och renheten hos tunna filmmaterial, och är således relaterad till beredningskvaliteten för epitaxiala vikare. När antalet användningsområden ökar och arbetsmiljön förändras, är grafitens susceptor benägna att bära och klassificeras därför som ett förbrukningsbart.

2.2. Egenskaper för SIC -belagd grafitiskhet

För att tillgodose behoven hos MOCVD -utrustning måste den beläggning som krävs för grafitens susceptor ha specifika egenskaper för att uppfylla följande standarder:

✔ Bra täckning: SIC -beläggningen måste fullständigt täcka SUSCECTOR och ha en hög grad av densitet för att förhindra skador i en frätande gasmiljö.

✔ Hög bindningsstyrka: Beläggningen bör vara ordentligt bunden till susceptor och inte lätt att falla av efter flera högtemperatur- och lågtemperaturcykler.

✔ God kemisk stabilitet: Beläggningen måste ha god kemisk stabilitet för att undvika fel i hög temperatur och frätande atmosfärer.

2.3 Svårigheter och utmaningar i matchande grafit- och kiselkarbidmaterial

Kiselkarbid (SIC) presterar bra i GaN -epitaxiella atmosfärer på grund av dess fördelar såsom korrosionsbeständighet, hög värmeledningsförmåga, termisk chockmotstånd och god kemisk stabilitet. Dess termiska expansionskoefficient liknar den för grafit, vilket gör det till det föredragna materialet för grafit -susceptorbeläggningar.

Men trots alltgrafitochkiselkarbidär två olika material, och det kommer fortfarande att finnas situationer där beläggningen har en kort livslängd, är lätt att falla av och ökar kostnaderna på grund av olika termiska expansionskoefficienter. 

3. SIC -beläggningsteknik

3.1. Vanliga typer av SIC

För närvarande inkluderar vanliga typer av SIC 3C, 4H och 6H, och olika typer av SIC är lämpliga för olika ändamål. Till exempel är 4H-SIC lämplig för tillverkning av högeffektenheter, 6H-SIC är relativt stabil och kan användas för optoelektroniska enheter, och 3C-SIC kan användas för att förbereda GaN-epitaxiala lager och tillverka Sic-Gan RF-enheter på grund av dess liknande struktur som GaN. 3C-SIC kallas också vanligtvis ß-SIC, som huvudsakligen används för tunna filmer och beläggningsmaterial. Därför är ß-SIC för närvarande ett av huvudmaterialet för beläggningar.

3.2.Kiselkarbidbeläggningförberedningsmetod

Det finns många alternativ för framställning av kiselkarbidbeläggningar, inklusive gelsolmetod, sprutmetod, jonstrålsprutningsmetod, kemisk ångreaktionsmetod (CVR) och kemisk ångavlagringsmetod (CVD). Bland dem är Chemical Vapor Deposition Method (CVD) för närvarande huvudtekniken för att förbereda SIC -beläggningar. Denna metod avsätter SIC -beläggningar på ytan av substratet genom gasfasreaktion, som har fördelarna med nära bindning mellan beläggningen och underlaget, vilket förbättrar oxidationsmotståndet och ablationsbeständigheten för substratmaterialet.

Högtemperatursintringsmetoden, genom att placera grafitunderlaget i inbäddningspulvret och sintring av det vid hög temperatur under en inert atmosfär, bildar slutligen en SIC-beläggning på ytan av underlaget, som kallas inbäddningsmetoden. Även om denna metod är enkel och beläggningen är tätt bunden till underlaget, är beläggningens enhetlighet i tjockleksriktningen dålig och hålen är benägna att dyka upp, vilket minskar oxidationsmotståndet.

✔ Sprutningsmetodeninvolverar sprayning av flytande råvaror på ytan av grafitunderlaget och sedan stelnar råvarorna vid en specifik temperatur för att bilda en beläggning. Även om denna metod är billig är beläggningen svagt bunden till underlaget, och beläggningen har dålig enhetlighet, tunn tjocklek och dålig oxidationsmotstånd och kräver vanligtvis ytterligare behandling.

✔ JonstrålsprutningsteknikAnvänder en jonstrålepistol för att spruta smält eller delvis smält material på ytan på ett grafitunderlag, som sedan stelnar och bindningar för att bilda en beläggning. Även om operationen är enkel och kan producera en relativt tät kiselkarbidbeläggning, är beläggningen lätt att bryta och har dålig oxidationsmotstånd. Det används vanligtvis för att förbereda SIC-kompositbeläggningar av hög kvalitet.

✔ Sol-Gel-metod, Denna metod involverar att framställa en enhetlig och transparent sollösning, applicera den på ytan på underlaget och sedan torkning och sintring för att bilda en beläggning. Även om operationen är enkel och kostnaden är låg, har den beredda beläggningen låg termisk chockmotstånd och är benägen att spricka, så dess applikationsområde är begränsat.

✔ Chemical Vapor Reaction Technology (CVR): CVR använder Si- och SiO2 -pulver för att generera SIO -ånga och bildar en SIC -beläggning genom kemisk reaktion på ytan av kolmaterialunderlaget. Även om en tätt bunden beläggning kan framställas krävs en högre reaktionstemperatur och kostnaden är hög.

✔ Chemical Vapor Deposition (CVD): CVD är för närvarande den mest använda tekniken för att förbereda SIC -beläggningar, och SIC -beläggningar bildas genom gasfasreaktioner på ytan av underlaget. Den beläggning som framställts med denna metod är nära bunden till underlaget, vilket förbättrar substratets oxidationsmotstånd och ablationsmotstånd, men kräver en lång avsättningstid, och reaktionsgasen kan vara toxisk.

Bild 3. Kemisk ångavlagringsdiagram

4. Marknadskonkurrens ochDet halvledareTeknologiska innovation

På den SIC -belagda grafitunderlagsmarknaden startade utländska tillverkare tidigare, med uppenbara ledande fördelar och en högre marknadsandel. Internationellt är Xycard i Nederländerna, SGL i Tyskland, Toyo Tanso i Japan och MEMC i USA mainstream -leverantörer, och de monopoliserar i princip den internationella marknaden. Kina har emellertid nu brutit igenom kärntekniken för enhetligt växande SIC -beläggningar på ytan av grafitunderlag, och dess kvalitet har verifierats av inhemska och utländska kunder. Samtidigt har den också vissa konkurrensfördelar i priset, som kan uppfylla kraven för MOCVD -utrustning för användning av SIC -belagda grafitunderlag. 

Vetek halvledare har varit engagerad i forskning och utveckling inom områdetSic -beläggningari mer än 20 år. Därför har vi lanserat samma buffertlagteknologi som SGL. Genom speciell bearbetningsteknik kan ett buffertskikt läggas mellan grafit och kiselkarbid för att öka livslängden med mer än två gånger.