SiC- ծածկված գրաֆիտային ընկալիչների վճռորոշ դերը և կիրառման դեպքերը կիսահաղորդչային արտադրության մեջ

Կիսահաղորդիչ կիսահաղորդիչ նախատեսում է ամբողջ աշխարհում ավելացնել կիսահաղորդչային արտադրության սարքավորումների հիմնական բաղադրիչների արտադրությունը: Մինչև 2027 թվականը մենք նպատակ ունենք հիմնել 20,000 քառակուսի մետր տարածքով նոր գործարան՝ 70 միլիոն ԱՄՆ դոլար ընդհանուր ներդրումով։ Մեր հիմնական բաղադրիչներից մեկը՝սիլիցիումի կարբիդ (SiC) վաֆլի կրող, որը նաև հայտնի է որպես ընկալիչ, զգալի առաջընթաց է գրանցել: Այսպիսով, ի՞նչ է այս սկուտեղը, որը պահում է վաֆլիները:

Վաֆլի արտադրության գործընթացում էպիտաքսիալ շերտերը կառուցվում են որոշակի վաֆլի ենթաշերտերի վրա՝ սարքեր ստեղծելու համար: Օրինակ, GaAs էպիտաքսիալ շերտերը պատրաստվում են սիլիկոնային ենթաշերտերի վրա LED սարքերի համար, SiC էպիտաքսիալ շերտերը աճեցվում են հաղորդիչ SiC ենթաշերտերի վրա՝ էներգիայի օգտագործման համար, ինչպիսիք են SBD-ները և MOSFET-ները, իսկ GaN էպիտաքսիալ շերտերը կառուցված են կիսամեկուսացնող SiC ենթաշերտերի վրա՝ ռադիոհաղորդումների համար, ինչպիսիք են HEMT-ները: . Այս գործընթացը մեծապես հենվում էքիմիական գոլորշիների նստեցում (CVD)սարքավորումներ.

CVD սարքավորումներում ենթաշերտերը չեն կարող ուղղակիորեն տեղադրվել մետաղի կամ էպիտաքսիալ նստվածքի պարզ հիմքի վրա՝ տարբեր գործոնների պատճառով, ինչպիսիք են գազի հոսքը (հորիզոնական, ուղղահայաց), ջերմաստիճանը, ճնշումը, կայունությունը և աղտոտումը: Հետևաբար, ենթաշերտը տեղադրելու համար օգտագործվում է ընկալիչ, որը հնարավորություն է տալիս էպիտաքսիալ նստեցումը՝ օգտագործելով CVD տեխնոլոգիան: Այս ընկալիչն էSiC ծածկված գրաֆիտի ընկալիչ.

SiC ծածկված գրաֆիտի ընկալիչներ սովորաբար օգտագործվում են մետաղական օրգանական քիմիական գոլորշիների նստեցման (MOCVD) սարքավորումներում՝ մեկ բյուրեղյա ենթաշերտերն աջակցելու և տաքացնելու համար: Ջերմային կայունությունը և միատեսակությունը SiC ծածկված գրաֆիտի ընկալիչներվճռորոշ են էպիտաքսիալ նյութերի աճի որակի համար՝ դրանք դարձնելով MOCVD սարքավորումների հիմնական բաղադրիչը (MOCVD սարքավորումների առաջատար ընկերություններ, ինչպիսիք են Veeco-ն և Aixtron-ը): Ներկայումս MOCVD տեխնոլոգիան լայնորեն օգտագործվում է GaN ֆիլմերի էպիտաքսիալ աճի մեջ կապույտ LED-ների համար՝ շնորհիվ իր պարզության, վերահսկելի աճի տեմպերի և բարձր մաքրության: Որպես MOCVD ռեակտորի էական մաս,ընկալիչ GaN ֆիլմի էպիտաքսիալ աճի համարպետք է ունենա բարձր ջերմաստիճանի դիմադրություն, միասնական ջերմային հաղորդունակություն, քիմիական կայունություն և ուժեղ ջերմային ցնցումների դիմադրություն: Գրաֆիտը կատարելապես համապատասխանում է այս պահանջներին:

Որպես MOCVD սարքավորումների հիմնական բաղադրիչ՝ գրաֆիտի ընկալիչը աջակցում և տաքացնում է մեկ բյուրեղյա ենթաշերտերը՝ ուղղակիորեն ազդելով ֆիլմի նյութերի միատեսակության և մաքրության վրա: Դրա որակն ուղղակիորեն ազդում է էպիտաքսիալ վաֆլի պատրաստման վրա: Այնուամենայնիվ, օգտագործման ավելացման և աշխատանքային տարբեր պայմանների դեպքում գրաֆիտի ընկալիչները հեշտությամբ մաշվում են և համարվում են սպառվող նյութեր:

MOCVD ընկալիչներպետք է ունենա ծածկույթի որոշակի բնութագրեր՝ հետևյալ պահանջները բավարարելու համար.

• -Լավ ծածկույթ:Ծածկույթը պետք է ամբողջությամբ ծածկի գրաֆիտի ընկալիչը բարձր խտությամբ, որպեսզի կանխի կոռոզիան քայքայիչ գազային միջավայրում:
• - Բարձր կապող ուժ:Ծածկույթը պետք է ամուր կապվի գրաֆիտի ընկալիչի հետ՝ դիմակայելով բարձր և ցածր ջերմաստիճանի բազմաթիվ ցիկլերի՝ առանց կեղևավորվելու:
• - Քիմիական կայունություն:Ծածկույթը պետք է լինի քիմիապես կայուն՝ բարձր ջերմաստիճանի և քայքայիչ մթնոլորտում խափանումներից խուսափելու համար:

SiC-ն իր կոռոզիոն դիմադրությամբ, բարձր ջերմային հաղորդունակությամբ, ջերմային ցնցումների դիմադրությամբ և բարձր քիմիական կայունությամբ, լավ է գործում GaN էպիտաքսիալ միջավայրում: Բացի այդ, SiC-ի ջերմային ընդարձակման գործակիցը նման է գրաֆիտին, ինչը SiC-ին դարձնում է նախընտրելի նյութ գրաֆիտի ընկալիչների ծածկույթների համար:

Ներկայումս SiC-ի սովորական տեսակները ներառում են 3C, 4H և 6H, որոնցից յուրաքանչյուրը հարմար է տարբեր կիրառությունների համար: Օրինակ, 4H-SiC-ը կարող է արտադրել բարձր հզորության սարքեր, 6H-SiC-ը կայուն է և օգտագործվում է օպտոէլեկտրոնային սարքերի համար, մինչդեռ 3C-SiC-ն իր կառուցվածքով նման է GaN-ին, ինչը հարմար է դարձնում GaN էպիտաքսիալ շերտի արտադրության և SiC-GaN RF սարքերի համար: 3C-SiC-ը, որը նաև հայտնի է որպես β-SiC, հիմնականում օգտագործվում է որպես թաղանթ և ծածկույթ՝ դարձնելով այն ծածկույթների առաջնային նյութ:

Պատրաստման տարբեր եղանակներ կանSiC ծածկույթներ, ներառյալ sol-gel, ներկառուցումը, խոզանակը, պլազմային ցողումը, քիմիական գոլորշիների ռեակցիան (CVR) և քիմիական գոլորշիների նստեցումը (CVD):

Դրանցից ներկառուցման մեթոդը բարձր ջերմաստիճանի պինդ փուլային սինթրման գործընթացն է: Գրաֆիտի ենթաշերտը տեղադրելով Si և C փոշի պարունակող ներկառուցված փոշու մեջ և իներտ գազային միջավայրում սինթրելով՝ գրաֆիտի հիմքի վրա ձևավորվում է SiC ծածկույթ: Այս մեթոդը պարզ է, և ծածկույթը լավ կապվում է ենթաշերտի հետ: Այնուամենայնիվ, ծածկույթը չունի հաստության միատեսակություն և կարող է ունենալ ծակոտիներ, ինչը հանգեցնում է օքսիդացման վատ դիմադրության:

Spray Coating մեթոդ

Սփրեյով ծածկույթի մեթոդը ներառում է հեղուկ հումք ցողել գրաֆիտի ենթաշերտի մակերեսի վրա և դրանք մշակել հատուկ ջերմաստիճանում՝ ծածկույթ ստեղծելու համար: Այս մեթոդը պարզ է և ծախսարդյունավետ, բայց հանգեցնում է ծածկույթի և հիմքի միջև թույլ կապի, ծածկույթի վատ միատեսակության և ցածր օքսիդացման դիմադրությամբ բարակ ծածկույթների, որոնք պահանջում են օժանդակ մեթոդներ:

Ion Beam Spraying մեթոդ

Իոնային ճառագայթով ցողելու համար օգտագործվում է իոնային ճառագայթային ատրճանակ՝ հալված կամ մասնակի հալած նյութերը գրաֆիտի հիմքի մակերեսի վրա ցողելու համար՝ պնդացումից հետո ձևավորելով ծածկույթ: Այս մեթոդը պարզ է և արտադրում է խիտ SiC ծածկույթներ: Այնուամենայնիվ, բարակ ծածկույթներն ունեն թույլ օքսիդացման դիմադրություն, որոնք հաճախ օգտագործվում են SiC կոմպոզիտային ծածկույթների համար՝ որակը բարելավելու համար:

Սոլ-գել մեթոդ

Սոլ-գել մեթոդը ներառում է միատեսակ, թափանցիկ լուծույթի պատրաստում, ծածկույթի մակերևույթը և ծածկույթի ստացում չորացումից և սինթեզումից հետո: Այս մեթոդը պարզ է և ծախսարդյունավետ, սակայն հանգեցնում է ծածկույթների ցածր ջերմային ցնցումների դիմադրության և ճաքերի նկատմամբ զգայունության՝ սահմանափակելով դրա լայն կիրառումը:

Քիմիական գոլորշիների ռեակցիա (CVR)

CVR-ն օգտագործում է Si և SiO2 փոշի բարձր ջերմաստիճաններում՝ առաջացնելով SiO գոլորշի, որը փոխազդում է ածխածնային նյութի հետ՝ ձևավորելով SiC ծածկույթ: Ստացված SiC ծածկույթը սերտորեն կապված է ենթաշերտի հետ, սակայն գործընթացը պահանջում է ռեակցիայի բարձր ջերմաստիճան և ծախսեր:

Քիմիական գոլորշիների նստեցում (CVD)

CVD-ն SiC ծածկույթների պատրաստման առաջնային տեխնիկան է: Այն ներառում է գազաֆազային ռեակցիաներ գրաֆիտի ենթաշերտի մակերեսին, որտեղ հումքը ենթարկվում է ֆիզիկական և քիմիական ռեակցիաների՝ նստելով որպես SiC ծածկույթ: CVD-ն արտադրում է սերտորեն կապված SiC ծածկույթներ, որոնք բարձրացնում են ենթաշերտի օքսիդացման և աբլյացիայի դիմադրությունը: Այնուամենայնիվ, CVD-ն ունի երկար նստեցման ժամանակներ և կարող է ներառել թունավոր գազեր:

Շուկայի իրավիճակը

SiC-ով ծածկված գրաֆիտի ընկալիչների շուկայում արտասահմանյան արտադրողներն ունեն զգալի առաջատար և շուկայի բարձր մասնաբաժին: Semicera-ն հաղթահարել է գրաֆիտային ենթաշերտերի վրա SiC ծածկույթի միատեսակ աճի հիմնական տեխնոլոգիաները՝ տրամադրելով լուծումներ, որոնք լուծում են ջերմային հաղորդունակությունը, առաձգական մոդուլը, կոշտությունը, ցանցի թերությունները և որակի այլ խնդիրներ՝ լիովին բավարարելով MOCVD սարքավորումների պահանջները:

Ապագա հեռանկար

Չինաստանի կիսահաղորդչային արդյունաբերությունը արագ զարգանում է՝ MOCVD էպիտաքսիալ սարքավորումների աճող տեղայնացման և կիրառությունների ընդլայնմամբ: Սպասվում է, որ SiC-ով ծածկված գրաֆիտի ընկալիչների շուկան արագ կաճի:

Եզրակացություն

Որպես բարդ կիսահաղորդչային սարքավորումների կարևոր բաղադրիչ, հիմնական արտադրության տեխնոլոգիայի յուրացումը և SiC-ով ծածկված գրաֆիտի ընկալիչների տեղայնացումը ռազմավարական նշանակություն ունի Չինաստանի կիսահաղորդչային արդյունաբերության համար: Ներքին SiC ծածկված գրաֆիտի ընկալիչների դաշտը ծաղկում է, և արտադրանքի որակը հասնում է միջազգային մակարդակների:Կիսամյակներձգտում է դառնալ առաջատար մատակարար այս ոլորտում: