Chất bán dẫn có kế hoạch tăng cường sản xuất các linh kiện cốt lõi cho thiết bị sản xuất chất bán dẫn trên toàn cầu. Đến năm 2027, chúng tôi đặt mục tiêu thành lập nhà máy mới rộng 20.000 m2 với tổng vốn đầu tư 70 triệu USD. Một trong những thành phần cốt lõi của chúng tôi,chất mang wafer silicon cacbua (SiC), còn được gọi là chất nhạy cảm, đã có những tiến bộ đáng kể. Vậy chính xác thì cái khay đựng tấm wafer này là gì?
Trong quy trình sản xuất wafer, các lớp epiticular được chế tạo trên các chất nền wafer nhất định để tạo ra các thiết bị. Ví dụ: các lớp epiticular GaAs được chuẩn bị trên đế silicon cho các thiết bị LED, các lớp epiticular SiC được trồng trên đế SiC dẫn điện cho các ứng dụng năng lượng như SBD và MOSFET, và các lớp epiticular GaN được chế tạo trên đế SiC bán cách điện cho các ứng dụng RF như HEMT. . Quá trình này phụ thuộc rất nhiều vàolắng đọng hơi hóa học (CVD)thiết bị.
Trong thiết bị CVD, chất nền không thể được đặt trực tiếp lên kim loại hoặc một đế đơn giản để lắng đọng epiticular do nhiều yếu tố khác nhau như dòng khí (ngang, dọc), nhiệt độ, áp suất, độ ổn định và ô nhiễm. Do đó, chất nhạy cảm được sử dụng để đặt chất nền lên, cho phép lắng đọng epiticular bằng công nghệ CVD. Chất nhạy cảm này làChất nhạy cảm than chì được phủ SiC.
Chất nhạy cảm than chì được phủ SiC thường được sử dụng trong thiết bị lắng đọng hơi hóa học hữu cơ kim loại (MOCVD) để hỗ trợ và làm nóng các chất nền đơn tinh thể. Độ ổn định nhiệt và tính đồng nhất của Chất nhạy cảm than chì được phủ SiCrất quan trọng đối với chất lượng tăng trưởng của vật liệu epiticular, khiến chúng trở thành thành phần cốt lõi của thiết bị MOCVD (các công ty thiết bị MOCVD hàng đầu như Veeco và Aixtron). Hiện nay, công nghệ MOCVD được sử dụng rộng rãi trong quá trình tăng trưởng epiticular của màng GaN cho đèn LED xanh do tính đơn giản, tốc độ tăng trưởng có thể kiểm soát và độ tinh khiết cao. Là một phần thiết yếu của lò phản ứng MOCVD,chất nhạy cảm cho sự tăng trưởng epiticular màng GaNphải có khả năng chịu nhiệt độ cao, dẫn nhiệt đồng đều, ổn định hóa học và chống sốc nhiệt mạnh. Than chì đáp ứng những yêu cầu này một cách hoàn hảo.
Là thành phần cốt lõi của thiết bị MOCVD, chất nhạy cảm than chì hỗ trợ và làm nóng các chất nền đơn tinh thể, ảnh hưởng trực tiếp đến tính đồng nhất và độ tinh khiết của vật liệu màng. Chất lượng của nó ảnh hưởng trực tiếp đến việc chuẩn bị các tấm wafer epiticular. Tuy nhiên, với mức độ sử dụng ngày càng tăng và điều kiện làm việc thay đổi, chất nhạy cảm với than chì dễ bị mòn và được coi là vật tư tiêu hao.
nhạy cảm với MOCVDcần phải có những đặc tính lớp phủ nhất định để đáp ứng các yêu cầu sau:
- -Độ che phủ tốt:Lớp phủ phải bao phủ hoàn toàn chất nhạy cảm than chì với mật độ cao để chống ăn mòn trong môi trường khí ăn mòn.
- -Độ bền liên kết cao:Lớp phủ phải liên kết chặt chẽ với chất nhạy cảm than chì, chịu được nhiều chu kỳ nhiệt độ cao và nhiệt độ thấp mà không bị bong tróc.
- -Độ ổn định hóa học:Lớp phủ phải ổn định về mặt hóa học để tránh bị hư hỏng ở nhiệt độ cao và môi trường ăn mòn.
SiC, với khả năng chống ăn mòn, độ dẫn nhiệt cao, khả năng chống sốc nhiệt và độ ổn định hóa học cao, hoạt động tốt trong môi trường epiticular GaN. Ngoài ra, hệ số giãn nở nhiệt của SiC tương tự như than chì, khiến SiC trở thành vật liệu được ưa chuộng để làm lớp phủ nhạy cảm với than chì.
Hiện nay, các loại SiC phổ biến bao gồm 3C, 4H và 6H, mỗi loại phù hợp với các ứng dụng khác nhau. Ví dụ, 4H-SiC có thể sản xuất các thiết bị năng lượng cao, 6H-SiC ổn định và được sử dụng cho các thiết bị quang điện tử, trong khi 3C-SiC có cấu trúc tương tự GaN nên phù hợp cho việc sản xuất lớp epiticular GaN và các thiết bị SiC-GaN RF. 3C-SiC, còn được gọi là β-SiC, chủ yếu được sử dụng làm vật liệu màng và lớp phủ, khiến nó trở thành vật liệu chính cho lớp phủ.
Có nhiều phương pháp khác nhau để chuẩn bịlớp phủ SiC, bao gồm sol-gel, nhúng, chải, phun plasma, phản ứng hơi hóa học (CVR) và lắng đọng hơi hóa học (CVD).
Trong số này, phương pháp nhúng là quá trình thiêu kết pha rắn ở nhiệt độ cao. Bằng cách đặt chất nền than chì vào bột nhúng có chứa bột Si và C và thiêu kết trong môi trường khí trơ, lớp phủ SiC hình thành trên nền than chì. Phương pháp này đơn giản và lớp phủ liên kết tốt với chất nền. Tuy nhiên, lớp phủ thiếu độ đồng đều về độ dày và có thể có lỗ rỗng dẫn đến khả năng chống oxy hóa kém.
Phương pháp phun sơn
Phương pháp phủ phun bao gồm phun nguyên liệu thô dạng lỏng lên bề mặt nền than chì và xử lý chúng ở nhiệt độ cụ thể để tạo thành lớp phủ. Phương pháp này đơn giản và tiết kiệm chi phí nhưng dẫn đến liên kết yếu giữa lớp phủ và nền, độ đồng đều của lớp phủ kém và lớp phủ mỏng có khả năng chống oxy hóa thấp, cần có các phương pháp phụ trợ.
Phương pháp phun tia ion
Phun chùm tia ion sử dụng súng bắn tia ion để phun các vật liệu nóng chảy hoặc nóng chảy một phần lên bề mặt nền than chì, tạo thành lớp phủ khi đông đặc. Phương pháp này đơn giản và tạo ra lớp phủ SiC dày đặc. Tuy nhiên, lớp phủ mỏng có khả năng chống oxy hóa yếu nên thường được sử dụng cho lớp phủ composite SiC để nâng cao chất lượng.
Phương pháp Sol-Gel
Phương pháp sol-gel bao gồm việc chuẩn bị dung dịch sol đồng nhất, trong suốt, phủ lên bề mặt chất nền và thu được lớp phủ sau khi sấy khô và thiêu kết. Phương pháp này đơn giản và tiết kiệm chi phí nhưng tạo ra lớp phủ có khả năng chống sốc nhiệt thấp và dễ bị nứt, hạn chế ứng dụng rộng rãi.
Phản ứng hơi hóa học (CVR)
CVR sử dụng bột Si và SiO2 ở nhiệt độ cao để tạo ra hơi SiO, phản ứng với nền vật liệu carbon để tạo thành lớp phủ SiC. Lớp phủ SiC thu được liên kết chặt chẽ với chất nền, nhưng quá trình này đòi hỏi nhiệt độ phản ứng cao và chi phí.
Lắng đọng hơi hóa học (CVD)
CVD là kỹ thuật chính để chuẩn bị lớp phủ SiC. Nó liên quan đến các phản ứng pha khí trên bề mặt chất nền than chì, nơi nguyên liệu thô trải qua các phản ứng vật lý và hóa học, lắng đọng dưới dạng lớp phủ SiC. CVD tạo ra lớp phủ SiC liên kết chặt chẽ giúp tăng cường khả năng chống oxy hóa và mài mòn của chất nền. Tuy nhiên, CVD có thời gian lắng đọng lâu và có thể chứa khí độc.
Tình hình thị trường
Trong thị trường chất nhạy cảm than chì phủ SiC, các nhà sản xuất nước ngoài chiếm vị trí dẫn đầu đáng kể và thị phần cao. Semicera đã vượt qua các công nghệ cốt lõi để phát triển lớp phủ SiC đồng đều trên nền than chì, cung cấp các giải pháp giải quyết tính dẫn nhiệt, mô đun đàn hồi, độ cứng, khuyết tật mạng và các vấn đề chất lượng khác, đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về thiết bị MOCVD.
Triển vọng tương lai
Ngành công nghiệp bán dẫn của Trung Quốc đang phát triển nhanh chóng, với việc tăng cường nội địa hóa thiết bị epitaxy MOCVD và mở rộng ứng dụng. Thị trường chất nhạy cảm với than chì được phủ SiC dự kiến sẽ tăng trưởng nhanh chóng.
Phần kết luận
Là một thành phần quan trọng trong thiết bị bán dẫn phức hợp, việc làm chủ công nghệ sản xuất cốt lõi và nội địa hóa các chất nhạy cảm than chì được phủ SiC có tầm quan trọng chiến lược đối với ngành bán dẫn của Trung Quốc. Lĩnh vực chất nhạy cảm than chì phủ SiC trong nước đang phát triển mạnh, chất lượng sản phẩm đạt đẳng cấp quốc tế.Semicerađang phấn đấu trở thành nhà cung cấp hàng đầu trong lĩnh vực này.
Thời gian đăng: 17-07-2024