Apa susceptor grafit sing dilapisi SiC?

Gambar 1. Susceptor grafit sing dilapisi SiC

1. Lapisan epitaxial lan peralatane

Sajrone proses manufaktur wafer, kita kudu luwih mbangun lapisan epitaxial ing sawetara substrat wafer kanggo nggampangake nggawe piranti. Epitaxy nuduhake proses ngembangake kristal tunggal anyar ing substrat kristal tunggal sing wis diproses kanthi teliti kanthi nglereni, nggiling, lan polishing. Kristal tunggal anyar bisa dadi bahan sing padha karo substrat, utawa materi sing beda (homoepitaxial utawa heteroepitaxial). Wiwit lapisan kristal tunggal anyar tuwuh ing sadawane fase kristal substrat, diarani lapisan epitaxial, lan manufaktur piranti ditindakake ing lapisan epitaxial. 

Contone, aGaAs epitaxiallapisan disiapake ing substrat silikon kanggo piranti pemancar cahya LED; aSiC epitaxiallapisan ditanam ing substrat SiC konduktif kanggo pambangunan SBD, MOSFET lan piranti liyane ing aplikasi daya; lapisan epitaxial GaN dibangun ing substrat SiC semi-insulating kanggo luwih nggawe piranti kayata HEMT ing aplikasi frekuensi radio kayata komunikasi. Parameter kayata kekandelan bahan epitaxial SiC lan konsentrasi operator latar mburi langsung nemtokake macem-macem sifat listrik piranti SiC. Ing proses iki, kita ora bisa nindakake tanpa peralatan deposisi uap kimia (CVD).

Gambar 2. Mode pertumbuhan film epitaxial

2. Pentinge susceptor grafit ditutupi SiC ing peralatan CVD

Ing peralatan CVD, kita ora bisa nyelehake substrat langsung ing logam utawa mung ing basis kanggo deposisi epitaxial, amarga akeh faktor kayata arah aliran gas (horisontal, vertikal), suhu, tekanan, fiksasi lan rereged. Mulane, kita kudu nggunakake susceptor (pembawa wafer) kanggo nyelehake substrat ing tray lan nggunakake teknologi CVD kanggo nindakake deposisi epitaxial. Susceptor iki minangka susceptor grafit sing dilapisi SiC (uga disebut tray).

2.1 Aplikasi saka susceptor grafit dilapisi SiC ing peralatan MOCVD

Susceptor grafit sing dilapisi SiC nduweni peran penting ingperalatan metal organic chemical vapor deposition (MOCVD).kanggo ndhukung lan panas substrat kristal tunggal. Stabilitas termal lan keseragaman termal saka susceptor iki penting kanggo kualitas bahan epitaxial, saengga dianggep minangka komponen inti sing ora bisa dipisahake ing peralatan MOCVD. Teknologi deposisi uap kimia organik logam (MOCVD) saiki akeh digunakake ing pertumbuhan epitaxial film tipis GaN ing LED biru amarga nduweni kaluwihan operasi sing prasaja, tingkat pertumbuhan sing bisa dikontrol lan kemurnian sing dhuwur.

Minangka salah sawijining komponen inti ing peralatan MOCVD, susceptor grafit semikonduktor Vetek tanggung jawab kanggo ndhukung lan dadi panas substrat kristal tunggal, sing langsung mengaruhi keseragaman lan kemurnian bahan film tipis, lan kanthi mangkono ana hubungane karo kualitas persiapan wafer epitaxial. Nalika jumlah panggunaan mundhak lan owah-owahan lingkungan kerja, susceptor grafit rentan kanggo nyandhang lan mulane diklasifikasikake minangka bahan konsumsi.

2.2. Karakteristik susceptor grafit dilapisi SIC

Kanggo nyukupi kabutuhan peralatan MOCVD, lapisan sing dibutuhake kanggo susceptor grafit kudu duwe ciri khusus kanggo nyukupi standar ing ngisor iki:

✔  Cakupan apik: Lapisan SiC kudu nutupi susceptor kanthi lengkap lan nduweni tingkat kapadhetan sing dhuwur kanggo nyegah karusakan ing lingkungan gas korosif.

✔  Kekuwatan ikatan sing dhuwur: Lapisan kudu diikat kanthi kuat menyang susceptor lan ora gampang ambruk sawise pirang-pirang siklus suhu dhuwur lan suhu rendah.

✔  Stabilitas kimia sing apik: Lapisan kasebut kudu duwe stabilitas kimia sing apik kanggo ngindhari kegagalan ing suhu dhuwur lan atmosfer korosif.

2.3 Kesulitan lan tantangan kanggo cocog karo bahan grafit lan silikon karbida

Silicon carbide (SiC) nindakake kanthi apik ing atmosfer epitaxial GaN amarga kaluwihan kayata tahan korosi, konduktivitas termal sing dhuwur, tahan kejut termal lan stabilitas kimia sing apik. Koefisien ekspansi termal padha karo grafit, dadi bahan sing disenengi kanggo lapisan susceptor grafit.

Nanging, sawise kabeh,grafitlansilikon karbidaiku loro bahan beda, lan isih bakal ana kahanan sing nutupi wis urip singkat layanan, gampang kanggo tiba mati, lan mundhak biaya amarga koefisien expansion termal beda. 

3. Teknologi SiC Coating

3.1. Jinis umum SiC

Saiki, jinis umum SiC kalebu 3C, 4H lan 6H, lan macem-macem jinis SiC cocog kanggo macem-macem tujuan. Contone, 4H-SiC cocok kanggo manufaktur piranti sing nduweni daya dhuwur, 6H-SiC relatif stabil lan bisa digunakake kanggo piranti optoelektronik, lan 3C-SiC bisa digunakake kanggo nyiapake lapisan epitaxial GaN lan nggawe piranti SiC-GaN RF amarga strukture padha karo GaN. 3C-SiC uga umum diarani minangka β-SiC, sing utamané digunakake kanggo film tipis lan bahan lapisan. Mulane, β-SiC saiki minangka salah sawijining bahan utama kanggo lapisan.

3.2 .Lapisan silikon karbidacara persiapan

Ana akeh pilihan kanggo nyiapake lapisan silikon karbida, kalebu metode gel-sol, metode penyemprotan, metode penyemprotan sinar ion, metode reaksi uap kimia (CVR) lan metode deposisi uap kimia (CVD). Ing antarane, metode deposisi uap kimia (CVD) saiki dadi teknologi utama kanggo nyiapake lapisan SiC. Cara iki celengan lapisan SiC ing lumahing landasan liwat reaksi phase gas, kang nduweni kaluwihan saka iketan cedhak antarane lapisan lan landasan, Ngapikake resistance oksidasi lan resistance ablation saka materi landasan.

Cara sintering suhu dhuwur, kanthi nempatake substrat grafit ing bubuk embedding lan sintering ing suhu dhuwur ing atmosfer inert, pungkasane mbentuk lapisan SiC ing permukaan substrat, sing diarani metode embedding. Senajan cara iki prasaja lan lapisan wis tightly kaiket kanggo landasan, uniformity saka lapisan ing arah kekandelan miskin, lan bolongan sing rawan kanggo katon, kang nyuda resistance oksidasi.

✔  Cara nyemprotakemelu nyemprotake bahan mentah cair ing permukaan substrat grafit, lan banjur ngalangi bahan mentah ing suhu tartamtu kanggo mbentuk lapisan. Sanajan cara iki murah, lapisan kasebut diikat lemah ing landasan, lan lapisan kasebut nduweni keseragaman sing kurang, kekandelan tipis, lan resistensi oksidasi sing kurang, lan biasane mbutuhake perawatan tambahan.

✔  Teknologi panyemprotan sinar ionnggunakake bedhil sinar ion kanggo nyemprotake materi molten utawa sebagian molten menyang permukaan substrat grafit, sing banjur ngalangi lan ngiket kanggo mbentuk lapisan. Sanajan operasi kasebut prasaja lan bisa ngasilake lapisan silikon karbida sing relatif padhet, lapisan kasebut gampang rusak lan duwe resistensi oksidasi sing kurang. Biasane digunakake kanggo nyiyapake lapisan komposit SiC sing berkualitas tinggi.

✔ Metode sol-gel, Cara iki nyakup nyiapake solusi sol sing seragam lan transparan, ditrapake ing permukaan substrat, banjur garing lan sintering kanggo mbentuk lapisan. Sanajan operasi kasebut gampang lan biaya murah, lapisan sing disiapake duwe resistensi kejut termal sing sithik lan gampang retak, saengga sawetara aplikasi diwatesi.

✔ Teknologi reaksi uap kimia (CVR): CVR nggunakake bubuk Si lan SiO2 kanggo ngasilake uap SiO, lan mbentuk lapisan SiC kanthi reaksi kimia ing permukaan substrat materi karbon. Sanajan lapisan sing diikat kanthi rapet bisa disiapake, suhu reaksi sing luwih dhuwur dibutuhake lan biaya sing dhuwur.

✔  Deposisi uap kimia (CVD): CVD saiki dadi teknologi sing paling akeh digunakake kanggo nyiapake lapisan SiC, lan lapisan SiC dibentuk dening reaksi fase gas ing permukaan substrat. Lapisan sing disiapake kanthi cara iki rapet karo substrat, sing nambah resistensi oksidasi lan resistensi ablasi substrat, nanging mbutuhake wektu deposisi sing dawa, lan gas reaksi bisa beracun.

Gambar 3. Diagram deposisi uap kimia

4. kompetisi pasar lanVetek Semikonduktorinovasi teknologi

Ing pasar substrat grafit sing dilapisi SiC, pabrikan manca diwiwiti luwih awal, kanthi kaluwihan utama lan pangsa pasar sing luwih dhuwur. Sacara internasional, Xycard ing Walanda, SGL ing Jerman, Toyo Tanso ing Jepang, lan MEMC ing Amerika Serikat minangka pemasok utama, lan padha monopoli ing pasar internasional. Nanging, China saiki wis ngilangi teknologi inti saka lapisan SiC sing tuwuh kanthi seragam ing permukaan substrat grafit, lan kualitase wis diverifikasi dening pelanggan domestik lan manca. Ing wektu sing padha, uga nduweni kaluwihan kompetitif tartamtu ing rega, sing bisa nyukupi syarat peralatan MOCVD kanggo nggunakake substrat grafit sing dilapisi SiC. 

Semikonduktor Vetek wis melu riset lan pangembangan ing bidanglapisan SiCkanggo luwih saka 20 taun. Mulane, kita wis dibukak teknologi lapisan buffer padha SGL. Liwat teknologi pangolahan khusus, lapisan buffer bisa ditambahake ing antarane grafit lan silikon karbida kanggo nambah umur layanan luwih saka kaping pindho.