セミセラ半導体 半導体製造装置の中核部品を世界的に増産する計画だ。 2027年までに総投資額7,000万ドルをかけて2万平方メートルの新工場の設立を目指します。当社の中核コンポーネントの 1 つである、炭化ケイ素 (SiC) ウェーハキャリアサセプタとしても知られるサセプタは、大幅な進歩を遂げています。では、ウエハースを保持するこのトレイは一体何なのでしょうか？
ウェーハ製造プロセスでは、デバイスを作成するために特定のウェーハ基板上にエピタキシャル層が構築されます。たとえば、LED デバイスの場合は GaAs エピタキシャル層がシリコン基板上に準備され、SBD や MOSFET などのパワー アプリケーションの場合は導電性 SiC 基板上に SiC エピタキシャル層が成長し、HEMT などの RF アプリケーションの場合は半絶縁性 SiC 基板上に GaN エピタキシャル層が構築されます。 。このプロセスは以下に大きく依存します化学蒸着 (CVD)装置。
CVD装置では、ガスの流れ（水平、垂直）、温度、圧力、安定性、汚染などのさまざまな要因により、基板を金属またはエピタキシャル堆積用の単純なベース上に直接配置することはできません。したがって、サセプタを使用して基板を配置し、CVD技術を使用したエピタキシャル堆積を可能にします。このサセプターは、SiC コーティングされたグラファイトサセプター.
SiC コーティングされたグラファイトサセプター 通常、有機金属化学蒸着 (MOCVD) 装置で単結晶基板を支持し、加熱するために使用されます。熱安定性と均一性 SiC コーティングされたグラファイトサセプターはエピタキシャル材料の成長品質にとって極めて重要であり、MOCVD 装置の中核コンポーネントとなっています (Veeco や Aixtron などの大手 MOCVD 装置会社)。現在、MOCVD 技術は、そのシンプルさ、制御可能な成長速度、および高純度により、青色 LED 用の GaN 膜のエピタキシャル成長に広く使用されています。 MOCVD リアクターの重要な部分として、GaN膜エピタキシャル成長用サセプタ高温耐性、均一な熱伝導率、化学的安定性、および強い熱衝撃耐性を備えていなければなりません。グラファイトはこれらの要件を完全に満たします。
MOCVD 装置の中核コンポーネントとして、グラファイト サセプターは単結晶基板を支持および加熱し、膜材料の均一性と純度に直接影響を与えます。その品質はエピタキシャルウェーハの準備に直接影響します。しかし、使用量が増え、作業条件が変化すると、グラファイトサセプターは摩耗しやすくなり、消耗品とみなされます。
MOCVDサセプタ以下の要件を満たすために、特定のコーティング特性が必要です。
- -優れたカバー力:腐食性ガス環境での腐食を防ぐために、コーティングはグラファイトサセプタを高密度で完全に覆う必要があります。
- -高い接着強度:コーティングはグラファイトサセプターに強力に結合し、複数回の高温と低温のサイクルに耐えて剥がれることがありません。
- -化学的安定性:高温および腐食性雰囲気下での破損を避けるために、コーティングは化学的に安定していなければなりません。
SiC は、耐食性、高い熱伝導率、熱衝撃耐性、および高い化学的安定性を備えており、GaN エピタキシャル環境で優れた性能を発揮します。さらに、SiC の熱膨張係数はグラファイトと類似しているため、SiC はグラファイト サセプタ コーティングに適した材料となっています。
現在、一般的な SiC の種類には 3C、4H、および 6H があり、それぞれ異なる用途に適しています。たとえば、4H-SiC は高出力デバイスを製造でき、6H-SiC は安定で光電子デバイスに使用されます。一方、3C-SiC は構造が GaN に似ているため、GaN エピタキシャル層の製造や SiC-GaN RF デバイスに適しています。 β-SiC としても知られる 3C-SiC は、主にフィルムおよびコーティング材料として使用され、コーティングの主な材料となっています。
色々な準備方法がありますが、SiCコーティング、ゾルゲル、埋め込み、ブラッシング、プラズマスプレー、化学気相反応 (CVR)、および化学気相成長 (CVD) を含みます。
このうち、埋め込み法は高温固相焼結法です。グラファイト基板を Si および C 粉末を含む包埋粉末に置き、不活性ガス環境で焼結することにより、グラファイト基板上に SiC コーティングが形成されます。この方法は簡単で、コーティングは基材とよく接着します。しかし、コーティングは厚さの均一性に欠け、細孔が存在する可能性があり、耐酸化性が低下します。
スプレー塗装法
スプレーコーティング法は、液体原料を黒鉛基材表面に噴霧し、特定の温度で硬化させて塗膜を形成する方法です。この方法はシンプルで費用対効果が高いですが、コーティングと基材間の結合が弱く、コーティングの均一性が悪く、コーティングが薄く耐酸化性が低いため、補助的な方法が必要です。
イオンビームスプレー法
イオン ビーム スプレーでは、イオン ビーム ガンを使用して溶融または部分的に溶融した材料をグラファイト基板表面にスプレーし、凝固時にコーティングを形成します。この方法は簡単で、緻密な SiC コーティングを生成します。ただし、薄いコーティングは耐酸化性が弱いため、品質を向上させるためにSiC複合コーティングによく使用されます。
ゾルゲル法
ゾルゲル法では、均一で透明なゾル溶液を調製し、基板表面を被覆し、乾燥、焼結後に塗膜を得る方法です。この方法はシンプルで費用対効果が高いですが、コーティングの耐熱衝撃性が低く、亀裂が生じやすいため、その広範な適用は制限されています。
化学蒸気反応 (CVR)
CVR は、高温で Si および SiO2 粉末を使用して SiO 蒸気を生成し、これが炭素材料基板と反応して SiC コーティングを形成します。得られる SiC コーティングは基板としっかりと結合しますが、このプロセスには高い反応温度とコストが必要です。
化学蒸着 (CVD)
CVD は、SiC コーティングを作成するための主要な技術です。これにはグラファイト基板表面での気相反応が含まれ、そこで原材料が物理的および化学反応を受け、SiC コーティングとして堆積します。 CVD は、基板の耐酸化性と耐摩耗性を強化する、強固に結合した SiC コーティングを生成します。ただし、CVD は堆積時間が長く、有毒ガスが含まれる可能性があります。
市場の状況
SiC コーティンググラファイトサセプタ市場では、海外メーカーが大きくリードし、高い市場シェアを占めています。セミセラは、グラファイト基板上に均一なSiCコーティングを成長させるコア技術を克服し、熱伝導率、弾性率、剛性、格子欠陥、その他の品質問題に対処するソリューションを提供し、MOCVD装置の要件を完全に満たしています。
今後の展望
中国の半導体産業は、MOCVD エピタキシャル装置の国産化が進み、用途が拡大し、急速に発展しています。 SiC コーティングされたグラファイトサセプタ市場は急速に成長すると予想されています。
結論
化合物半導体装置の重要なコンポーネントとして、中核となる生産技術を習得し、SiC コーティングされたグラファイト サセプターを国産化することは、中国の半導体産業にとって戦略的に重要です。国内の SiC コーティンググラファイトサセプタ分野は成長しており、製品品質は国際レベルに達しています。セミセラはこの分野のリーディングサプライヤーになるよう努めています。
投稿日時: 2024 年 7 月 17 日