ნახევარგამტარი ნახევარგამტარი გეგმავს გლობალურად ნახევარგამტარული წარმოების აღჭურვილობის ძირითადი კომპონენტების წარმოების გაზრდას. 2027 წლისთვის ჩვენ მიზნად ისახავს ახალი 20000 კვადრატული მეტრის ფართობის ქარხნის შექმნას, საერთო ჯამში 70 მილიონი აშშ დოლარის ინვესტიციით. ჩვენი ერთ-ერთი ძირითადი კომპონენტი,სილიციუმის კარბიდი (SiC) ვაფლის მატარებელი, რომელიც ასევე ცნობილია როგორც მგრძნობელობა, განიცადა მნიშვნელოვანი წინსვლა. მაშ, რა არის ეს უჯრა, რომელიც უჭირავს ვაფლებს?
ვაფლის წარმოების პროცესში, ეპიტაქსიური ფენები აგებულია გარკვეულ ვაფლის სუბსტრატებზე მოწყობილობების შესაქმნელად. მაგალითად, GaAs ეპიტაქსიალური ფენები მზადდება სილიკონის სუბსტრატებზე LED მოწყობილობებისთვის, SiC ეპიტაქსიალური ფენები იზრდება გამტარ SiC სუბსტრატებზე ენერგეტიკული გამოყენებისთვის, როგორიცაა SBD და MOSFET, და GaN ეპიტაქსიალური ფენები აგებულია ნახევრად საიზოლაციო SiC სუბსტრატებზე RF პროგრამებისთვის, როგორიცაა HEMT. . ეს პროცესი დიდწილად ეყრდნობაქიმიური ორთქლის დეპონირება (CVD)აღჭურვილობა.
CVD მოწყობილობებში სუბსტრატები არ შეიძლება განთავსდეს პირდაპირ მეტალზე ან ეპიტაქსიალური დეპონირების მარტივ საყრდენზე სხვადასხვა ფაქტორების გამო, როგორიცაა აირის ნაკადი (ჰორიზონტალური, ვერტიკალური), ტემპერატურა, წნევა, სტაბილურობა და დაბინძურება. აქედან გამომდინარე, სუბსტრატის დასაყენებლად გამოიყენება სუსცეპტორი, რომელიც საშუალებას იძლევა ეპიტაქსიალური დეპონირება CVD ტექნოლოგიის გამოყენებით. ეს მგრძნობელობა არისSiC დაფარული გრაფიტის მგრძნობელობა.
SiC-დაფარული გრაფიტის მგრძნობელობები ჩვეულებრივ გამოიყენება ლითონ-ორგანული ქიმიური ორთქლის დეპონირების (MOCVD) მოწყობილობებში ერთკრისტალური სუბსტრატების შესანარჩუნებლად და გასათბობად. თერმული სტაბილურობა და ერთგვაროვნება SiC-დაფარული გრაფიტის მგრძნობელობებიგადამწყვეტი მნიშვნელობა აქვს ეპიტაქსიალური მასალების ზრდის ხარისხისთვის, რაც მათ MOCVD აღჭურვილობის ძირითად კომპონენტად აქცევს (მოწინავე MOCVD აღჭურვილობის კომპანიები, როგორიცაა Veeco და Aixtron). ამჟამად MOCVD ტექნოლოგია ფართოდ გამოიყენება GaN ფილმების ეპიტაქსიალურ ზრდაში ლურჯი LED-ებისთვის მისი სიმარტივის, კონტროლირებადი ზრდის სიჩქარისა და მაღალი სისუფთავის გამო. როგორც MOCVD რეაქტორის მნიშვნელოვანი ნაწილი,მგრძნობელობა GaN ფირის ეპიტაქსიალური ზრდისთვისუნდა ჰქონდეს მაღალი ტემპერატურის წინააღმდეგობა, ერთიანი თბოგამტარობა, ქიმიური სტაბილურობა და ძლიერი თერმული შოკის წინააღმდეგობა. გრაფიტი სრულყოფილად აკმაყოფილებს ამ მოთხოვნებს.
როგორც MOCVD აღჭურვილობის ძირითადი კომპონენტი, გრაფიტის დამჭერი მხარს უჭერს და ათბობს ერთკრისტალურ სუბსტრატებს, რაც პირდაპირ გავლენას ახდენს ფილმის მასალების ერთგვაროვნებასა და სისუფთავეზე. მისი ხარისხი პირდაპირ გავლენას ახდენს ეპიტაქსიალური ვაფლის მომზადებაზე. თუმცა, გაზრდილი გამოყენებისა და სამუშაო პირობების ცვალებადობით, გრაფიტის დამჭერები ადვილად ცვეთილია და ითვლება სახარჯო მასალად.
MOCVD მგრძნობელობებიუნდა ჰქონდეს გარკვეული საფარის მახასიათებლები შემდეგი მოთხოვნების დასაკმაყოფილებლად:
- -კარგი დაფარვა:საფარი მთლიანად უნდა ფარავდეს გრაფიტის მგრძნობელობას მაღალი სიმკვრივით, რათა თავიდან აიცილოს კოროზია კოროზიულ გაზის გარემოში.
- - მაღალი შემაკავშირებელი ძალა:საფარი მჭიდროდ უნდა შეესაბამებოდეს გრაფიტის მგრძნობელობას, გაუძლოს მრავალჯერადი მაღალი ტემპერატურისა და დაბალი ტემპერატურის ციკლს გახეხვის გარეშე.
- -ქიმიური სტაბილურობა:საფარი უნდა იყოს ქიმიურად სტაბილური, რათა თავიდან იქნას აცილებული მარცხი მაღალი ტემპერატურისა და კოროზიულ ატმოსფეროში.
SiC, თავისი კოროზიის წინააღმდეგობით, მაღალი თბოგამტარობით, თერმული შოკის წინააღმდეგობით და მაღალი ქიმიური სტაბილურობით, კარგად მუშაობს GaN ეპიტაქსიალურ გარემოში. გარდა ამისა, SiC-ის თერმული გაფართოების კოეფიციენტი გრაფიტის მსგავსია, რაც აქცევს SiC-ს სასურველ მასალას გრაფიტის მგრძნობელობის საფარებისთვის.
ამჟამად, SiC-ის საერთო ტიპები მოიცავს 3C, 4H და 6H, თითოეული შესაფერისია სხვადასხვა აპლიკაციებისთვის. მაგალითად, 4H-SiC-ს შეუძლია მაღალი სიმძლავრის მოწყობილობების წარმოება, 6H-SiC არის სტაბილური და გამოიყენება ოპტოელექტრონული მოწყობილობებისთვის, ხოლო 3C-SiC სტრუქტურით მსგავსია GaN-ის, რაც მას შესაფერისს ხდის GaN ეპიტაქსიალური ფენის წარმოებისთვის და SiC-GaN RF მოწყობილობებისთვის. 3C-SiC, ასევე ცნობილი როგორც β-SiC, ძირითადად გამოიყენება როგორც ფილმი და საფარი მასალა, რაც მას ძირითად მასალად აქცევს.
მომზადების სხვადასხვა მეთოდი არსებობსSiC საიზოლაციო, მათ შორის სოლ-გელი, ჩანერგვა, დავარცხნა, პლაზმური შესხურება, ქიმიური ორთქლის რეაქცია (CVR) და ქიმიური ორთქლის დეპონირება (CVD).
მათ შორის, ჩანერგვის მეთოდი არის მაღალი ტემპერატურის მყარი ფაზის აგლომერაციის პროცესი. გრაფიტის სუბსტრატის მოთავსებით ჩაშენებულ ფხვნილში, რომელიც შეიცავს Si და C ფხვნილს და ადუღდება ინერტული აირის გარემოში, გრაფიტის სუბსტრატზე წარმოიქმნება SiC საფარი. ეს მეთოდი მარტივია და საფარი კარგად ერწყმის სუბსტრატს. თუმცა, საფარს არ გააჩნია სისქის ერთგვაროვნება და შეიძლება ჰქონდეს ფორები, რაც იწვევს ჟანგვისადმი ცუდ წინააღმდეგობას.
სპრეის საფარის მეთოდი
სპრეის საფარის მეთოდი გულისხმობს თხევადი ნედლეულის შესხურებას გრაფიტის სუბსტრატის ზედაპირზე და დამუშავებას კონკრეტულ ტემპერატურაზე დაფარვის შესაქმნელად. ეს მეთოდი მარტივი და ეკონომიურია, მაგრამ იწვევს სუსტ კავშირს საფარსა და სუბსტრატს შორის, ცუდი საფარის ერთგვაროვნება და თხელი საფარები დაბალი ჟანგვის წინააღმდეგობით, რაც მოითხოვს დამხმარე მეთოდებს.
იონის სხივის შესხურების მეთოდი
იონური სხივის შესხურება იყენებს იონური სხივის იარაღს გრაფიტის სუბსტრატის ზედაპირზე გამდნარი ან ნაწილობრივ გამდნარი მასალების შესაფრქვევად, გამაგრებისას ქმნის ფენას. ეს მეთოდი მარტივია და წარმოქმნის მკვრივ SiC საფარებს. თუმცა, თხელ საფარებს აქვთ სუსტი ჟანგვის წინააღმდეგობა, ხშირად გამოიყენება SiC კომპოზიტური საფარებისთვის ხარისხის გასაუმჯობესებლად.
სოლ-გელის მეთოდი
სოლ-გელის მეთოდი გულისხმობს ერთიანი, გამჭვირვალე ხსნარის მომზადებას, სუბსტრატის ზედაპირის დაფარვას და საფარის მიღებას გაშრობისა და აგლომერაციის შემდეგ. ეს მეთოდი მარტივი და ეკონომიურია, მაგრამ იწვევს საფარებს დაბალი თერმული შოკის წინააღმდეგობით და ბზარებისადმი მიდრეკილებით, რაც ზღუდავს მის ფართო გამოყენებას.
ქიმიური ორთქლის რეაქცია (CVR)
CVR იყენებს Si და SiO2 ფხვნილს მაღალ ტემპერატურაზე SiO ორთქლის შესაქმნელად, რომელიც რეაგირებს ნახშირბადის მასალის სუბსტრატთან და ქმნის SiC საფარს. შედეგად მიღებული SiC საფარი მჭიდროდ უკავშირდება სუბსტრატს, მაგრამ პროცესი მოითხოვს მაღალი რეაქციის ტემპერატურას და ხარჯებს.
ქიმიური ორთქლის დეპონირება (CVD)
CVD არის პირველადი ტექნიკა SiC საფარის მოსამზადებლად. იგი მოიცავს გაზის ფაზის რეაქციებს გრაფიტის სუბსტრატის ზედაპირზე, სადაც ნედლეული გადის ფიზიკურ და ქიმიურ რეაქციებს, დეპონირდება როგორც SiC საფარი. CVD აწარმოებს მჭიდროდ შეკრულ SiC საფარებს, რომლებიც აძლიერებენ სუბსტრატის ჟანგვისა და აბლაციის წინააღმდეგობას. თუმცა, CVD-ს აქვს ხანგრძლივი დეპონირების დრო და შეიძლება მოიცავდეს ტოქსიკურ გაზებს.
ბაზრის მდგომარეობა
SiC-დაფარული გრაფიტის მგრძნობელობის ბაზარზე, უცხოელ მწარმოებლებს აქვთ მნიშვნელოვანი ლიდერობა და ბაზრის მაღალი წილი. Semicera-მ გადალახა ძირითადი ტექნოლოგიები გრაფიტის სუბსტრატებზე SiC საფარის ერთგვაროვანი ზრდისთვის, უზრუნველყოს გადაწყვეტილებები, რომლებიც მიმართავენ თერმული კონდუქტომეტრს, ელასტიურ მოდულს, სიმტკიცეს, გისოსების დეფექტებს და ხარისხის სხვა საკითხებს, სრულად აკმაყოფილებს MOCVD აღჭურვილობის მოთხოვნებს.
მომავალი Outlook
ჩინეთის ნახევარგამტარული ინდუსტრია სწრაფად ვითარდება, MOCVD ეპიტაქსიალური აღჭურვილობის მზარდი ლოკალიზაციით და აპლიკაციების გაფართოებით. მოსალოდნელია, რომ SiC დაფარული გრაფიტის მგრძნობელობის ბაზარი სწრაფად გაიზრდება.
დასკვნა
როგორც რთული ნახევარგამტარული აღჭურვილობის გადამწყვეტი კომპონენტი, ძირითადი წარმოების ტექნოლოგიის დაუფლება და SiC-დაფარული გრაფიტის მგრძნობელობის ლოკალიზაცია სტრატეგიულად მნიშვნელოვანია ჩინეთის ნახევარგამტარული ინდუსტრიისთვის. შიდა SiC დაფარული გრაფიტის მგრძნობელობის ველი აყვავებულია, პროდუქციის ხარისხით აღწევს საერთაშორისო დონეებს.ნახევარკერაცდილობს გახდეს წამყვანი მიმწოდებელი ამ სფეროში.
გამოქვეყნების დრო: ივლის-17-2024