반도체 분야에서 SiC 및 TaC 코팅의 응용 분야는 무엇입니까?

반도체 부문은 어떻게 광범위하게 정의되며 주요 구성 요소는 무엇입니까?

반도체 부문은 광범위하게 반도체 재료의 특성을 활용하여 관련 반도체 제조 공정을 통해 반도체 집적회로(IC), 반도체 디스플레이(LCD/OLED 패널), 반도체 조명(LED), 반도체 에너지 제품(광전지)을 생산하는 것을 의미합니다. 집적회로는 이 부문의 최대 80%를 차지하므로 좁은 의미로 반도체 산업은 구체적으로 IC 산업을 지칭하는 경우가 많습니다.

본질적으로 반도체 제조에는 "기판"에 회로 구조를 만들고 이 회로를 외부 전원 및 제어 시스템에 연결하여 다양한 기능을 구현하는 작업이 포함됩니다. 업계에서 사용되는 용어인 기판은 Si, SiC 등의 반도체 소재로 만들어질 수도 있고, 사파이어, 유리 등 비반도체 소재로 만들어질 수도 있습니다. LED 및 패널 산업을 제외하면 실리콘 웨이퍼가 가장 일반적으로 사용되는 기판입니다. 에피택시는 Si, SiC, GaN, GaAs 등의 일반적인 재료를 사용하여 기판에 새로운 박막 재료를 성장시키는 프로세스를 의미합니다. 에피택시는 장치 설계자가 도핑 두께와 같은 요소를 제어하여 장치 성능을 최적화할 수 있는 상당한 유연성을 제공합니다. 기판과 무관하게 에피택셜 층의 농도 및 프로파일이 결정됩니다. 이러한 제어는 에피택셜 성장 프로세스 중 도핑을 통해 달성됩니다.

반도체 제조의 프런트엔드 프로세스는 어떻게 구성됩니까?

프런트엔드 공정은 반도체 제조에서 기술적으로 가장 복잡하고 자본 집약적인 부분으로, 동일한 절차를 여러 번 반복해야 하므로 '순환 공정'이라고 합니다. 여기에는 주로 세척, 산화, 포토리소그래피, 에칭, 이온 주입, 확산, 어닐링, 박막 증착 및 연마가 포함됩니다.

코팅은 반도체 제조 장비를 어떻게 보호합니까?

반도체 제조 장비는 고온, 부식성이 높은 환경에서 작동하며 매우 높은 청결도를 요구합니다. 따라서 장비의 내부 구성 요소를 보호하는 것은 중요한 과제입니다. 코팅 기술은 기재 표면에 얇은 피복층을 형성하여 기재를 강화하고 보호합니다. 이러한 적응을 통해 모재는 더욱 극한적이고 복잡한 생산 환경을 견딜 수 있어 고온 안정성, 내식성, 내산화성이 향상되고 수명이 연장됩니다.

왜?SiC 코팅실리콘 기판 제조 분야에서 중요한가요?

실리콘 결정 성장로에서 약 1500°C의 고온 실리콘 증기는 흑연 또는 탄소-탄소 재료 구성 요소를 크게 부식시킬 수 있습니다. 고순도 적용SiC 코팅이러한 구성 요소는 실리콘 증기를 효과적으로 차단하고 구성 요소의 서비스 수명을 연장할 수 있습니다.

반도체 실리콘 웨이퍼의 생산 공정은 결정 성장, 실리콘 웨이퍼 형성 및 에피택셜 성장이 주요 단계인 여러 단계를 포함하여 복잡합니다. 결정 성장은 실리콘 웨이퍼 생산의 핵심 공정입니다. 단결정 준비 단계에서는 웨이퍼 직경, 결정 방향, 도핑 전도성 유형, 저항률 범위 및 분포, 탄소 및 산소 농도, 격자 결함과 같은 중요한 기술 매개변수가 결정됩니다. 단결정 실리콘은 일반적으로 CZ(Czochralski) 방법이나 FZ(Float Zone) 방법을 사용하여 준비됩니다. CZ법은 실리콘 단결정의 약 85%를 차지할 정도로 가장 일반적으로 사용되는 방법이다. 12인치 실리콘 웨이퍼는 CZ 방식으로만 생산 가능하다. 이 방법은 고순도 폴리실리콘 소재를 석영 도가니에 넣고 고순도 불활성 가스의 보호 하에 이를 녹인 후 단결정 실리콘 시드를 용융물에 삽입하는 방식입니다. 씨앗이 뽑히면서 결정은 단결정 실리콘 막대로 성장합니다.

어때?TaC코팅PVT 방법으로 발전하고 있습니까?

SiC의 고유한 특성(대기압에서 Si:C=1:1 액상 부족)으로 인해 단결정 성장이 어려워집니다. 현재 주류 방법으로는 PVT(물리적 기상 수송), HT-CVD(고온 화학 기상 증착), LPE(액상 에피택시) 등이 있습니다. 이 중에서 PVT는 장비 요구 사항이 낮고 프로세스가 간단하며 제어 가능성이 뛰어나고 산업 응용 분야가 확립되어 있어 가장 널리 채택되고 있습니다.

PVT 방법을 사용하면 흑연 도가니 외부의 단열 조건을 조정하여 축방향 및 반경방향 온도장을 제어할 수 있습니다. SiC 분말은 흑연 도가니의 더 뜨거운 바닥에 배치되고 SiC 종자 결정은 더 차가운 상단에 고정됩니다. 성장하는 SiC 결정과 분말 사이의 접촉을 피하기 위해 분말과 시드 사이의 거리는 일반적으로 수십 밀리미터로 제어됩니다. 다양한 가열 방법(유도 가열 또는 저항 가열)을 사용하여 SiC 분말을 2200~2500°C로 가열하면 원래 분말이 승화되어 Si, Si2C 및 SiC2와 같은 기체 성분으로 분해됩니다. 이러한 가스는 대류에 의해 종자정 끝부분으로 운반되며, 여기서 SiC가 결정화되어 단결정 성장이 이루어집니다. 일반적인 성장 속도는 0.2-0.4mm/h이며, 20-30mm 결정 잉곳을 성장시키는 데 7-14일이 필요합니다.

PVT로 성장한 SiC 결정에 탄소 함유물이 존재한다는 것은 SiC 결정의 품질을 저하시키고 SiC 기반 장치의 성능을 제한하는 마이크로튜브 및 다형성 결함에 기여하는 중요한 결함 원인입니다. 일반적으로 SiC 분말의 흑연화와 탄소가 풍부한 성장 전선은 탄소 함유물의 원인으로 인식됩니다. 1) SiC 분말 분해 중에 Si 증기는 기상에 축적되고 C는 고체상에 농축되어 분말의 심각한 탄화를 초래합니다. 성장이 늦습니다. 분말의 탄소 입자가 중력을 극복하고 SiC 잉곳으로 확산되면 탄소 함유물이 형성됩니다. 2) Si가 풍부한 조건에서 과잉 Si 증기는 흑연 도가니 벽과 반응하여 탄소 입자와 Si 함유 성분으로 쉽게 분해될 수 있는 얇은 SiC 층을 형성합니다.

두 가지 접근 방식으로 이러한 문제를 해결할 수 있습니다. 1) 성장 후반에 심하게 탄화된 SiC 분말에서 탄소 입자를 필터링합니다. 2) Si 증기가 흑연 도가니 벽을 부식시키는 것을 방지합니다. TaC와 같은 많은 탄화물은 2000°C 이상에서 안정적으로 작동할 수 있으며 산, 알칼리, NH3, H2 및 Si 증기에 의한 화학적 부식에 저항할 수 있습니다. SiC 웨이퍼에 대한 품질 요구가 증가함에 따라 SiC 결정 성장 기술에 TaC 코팅을 적용하는 것이 산업적으로 탐구되고 있습니다. 연구에 따르면 PVT 성장로에서 TaC 코팅 흑연 구성 요소를 사용하여 제조된 SiC 결정은 더 순수하고 결함 밀도가 크게 감소하여 결정 품질이 크게 향상되는 것으로 나타났습니다.

a) 다공성TaC 또는 TaC 코팅 다공성 흑연: 탄소입자를 필터링하여 결정 내부로의 확산을 방지하고 균일한 공기흐름을 보장합니다.

비)TaC 코팅링: 흑연 도가니 벽에서 Si 증기를 분리하여 Si 증기에 의한 도가니 벽 부식을 방지합니다.

기음)TaC 코팅흐름 가이드: 공기 흐름을 종자 결정 쪽으로 향하게 하면서 흑연 도가니 벽에서 Si 증기를 분리합니다.

디)TaC 코팅종자 결정 홀더: Si 증기에 의한 상단 커버 부식을 방지하기 위해 도가니 상단 커버에서 Si 증기를 분리합니다.

어떻게CVD SiC 코팅GaN 기판 제조의 이점은 무엇입니까?

현재 GaN 기판의 상업 생산은 사파이어 기판 위에 버퍼층(또는 마스크층)을 만드는 것부터 시작된다. 그런 다음 HVPE(Hydrogen Vapor Phase Epitaxy)를 사용하여 이 버퍼층에 GaN 필름을 빠르게 성장시킨 다음 분리 및 연마하여 자립형 GaN 기판을 얻습니다. 저온 및 고온 화학 반응에 대한 요구 사항을 고려할 때 HVPE는 대기압 석영 반응기 내에서 어떻게 작동합니까?

저온 영역(800~900°C)에서는 기체 HCl이 금속 Ga와 반응하여 기체 GaCl을 생성합니다.

고온 영역(1000~1100°C)에서 기체 GaCl은 기체 NH3와 반응하여 GaN 단결정 막을 형성합니다.

HVPE 장비의 구조적 구성 요소는 무엇이며 부식으로부터 어떻게 보호됩니까? HVPE 장비는 갈륨 보트, 노 본체, 반응기, 가스 구성 시스템 및 배기 시스템과 같은 구성 요소로 구성된 수평 또는 수직이 될 수 있습니다. NH3와 접촉하는 흑연 트레이와 막대는 부식되기 쉬우므로 보호할 수 있습니다.SiC 코팅손상을 방지하기 위해.

GaN 에피택시 제조에 비해 CVD 기술의 중요성은 무엇입니까?

반도체 장치 분야에서 특정 웨이퍼 기판에 에피택셜 층을 구성하는 것이 왜 필요한가요? 일반적인 예로는 사파이어 기판에 GaN 에피택셜 레이어가 필요한 청록색 LED가 있습니다. MOCVD 장비는 GaN 에피택시 생산 공정에 필수적이며 중국의 AMEC, Aixtron 및 Veeco가 주요 공급업체입니다.

MOCVD 시스템에서 에피택셜 증착 중에 기판을 금속이나 단순한 베이스 위에 직접 배치할 수 없는 이유는 무엇입니까? 가스 흐름 방향(수평, 수직), 온도, 압력, 기판 고정, 잔해로 인한 오염 등의 요소를 고려해야 합니다. 따라서 포켓이 있는 서셉터를 사용하여 기판을 고정하고, 이러한 포켓에 배치된 기판에 CVD 기술을 사용하여 에피택셜 증착을 수행합니다. 그만큼서셉터는 SiC 코팅이 된 흑연 베이스입니다..

GaN 에피택시에서 핵심 화학 반응은 무엇이며, SiC 코팅의 품질이 중요한 이유는 무엇입니까? 핵심 반응은 NH3 + TMGa → GaN + 부산물(약 1050-1100°C에서)입니다. 그러나 NH3는 고온에서 열분해되어 흑연의 탄소와 강하게 반응하는 원자 수소를 방출합니다. NH3/H2는 1100°C에서 SiC와 반응하지 않기 때문에 SiC 코팅의 완전한 캡슐화와 품질은 공정에 매우 중요합니다.

SiC 에피택시 제조 분야에서 주류 반응 챔버 유형 내에서 코팅이 어떻게 적용됩니까?

SiC는 200가지 이상의 서로 다른 결정 구조를 갖는 전형적인 다형 물질로, 그 중 3C-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC가 가장 일반적입니다. 4H-SiC는 주류 장치에 주로 사용되는 결정 구조입니다. 결정 구조에 영향을 미치는 중요한 요소는 반응 온도입니다. 특정 임계값 미만의 온도에서는 다른 결정 형태가 생성되는 경향이 있습니다. 최적의 반응 온도는 1550~1650°C입니다. 1550°C 미만의 온도에서는 3C-SiC 및 기타 구조가 생성될 가능성이 더 높습니다. 그러나 3C-SiC는 일반적으로 다음과 같은 분야에 사용됩니다.SiC 코팅, 약 1600°C의 반응 온도는 3C-SiC의 한계에 가깝습니다. 현재 TaC 코팅의 적용은 비용 문제로 인해 제한적이지만 장기적으로는TaC 코팅SiC 에피텍셜 장비의 SiC 코팅은 점차적으로 대체될 것으로 예상됩니다.

현재 SiC 에피택시를 위한 CVD 시스템에는 유성형 핫월, 수평 핫월, 수직 핫월의 세 가지 주요 유형이 있습니다. 유성형 핫월 CVD 시스템은 단일 배치에서 여러 개의 웨이퍼를 성장시킬 수 있어 생산 효율성이 높은 것이 특징입니다. 수평형 핫월 CVD 시스템에는 일반적으로 우수한 웨이퍼 내부 사양을 가능하게 하는 가스 플로트 회전에 의해 구동되는 단일 웨이퍼, 대형 성장 시스템이 포함됩니다. 수직형 핫월 CVD 시스템은 주로 외부 기계 베이스의 도움을 받아 고속 회전이 가능한 것이 특징입니다. 반응 챔버 압력을 낮게 유지하여 경계층의 두께를 효과적으로 줄여 에피택셜 성장 속도를 향상시킵니다. 또한 챔버 설계에는 SiC 입자 증착으로 이어질 수 있는 상단 벽이 없어 입자 감소 위험을 최소화하고 결함 제어에 고유한 이점을 제공합니다.

고온 열처리의 용도는 무엇입니까?CVD SiC관상로 장비에?

관상로 장비는 반도체 산업의 산화, 확산, 박막 성장, 어닐링, 합금화 등의 공정에 널리 사용됩니다. 수평과 수직의 두 가지 주요 유형이 있습니다. 현재 IC 산업에서는 주로 수직형 관상로를 활용하고 있습니다. 공정 압력 및 용도에 따라 관상로 장비는 대기압로와 저압로로 분류될 수 있습니다. 대기압로는 주로 열확산 도핑, 박막 산화, 고온 어닐링에 사용되며, 저압로는 다양한 종류의 박막(LPCVD, ALD 등) 성장에 사용됩니다. 다양한 관상로 장비의 구조는 유사하며, 필요에 따라 확산, 산화, 어닐링, LPCVD, ALD 기능을 수행하도록 유연하게 구성할 수 있습니다. 고순도 소결 SiC 튜브, SiC 웨이퍼 보트, SiC 라이닝 벽은 관상로 장비의 반응실 내부에 필수적인 구성 요소입니다. 고객 요구 사항에 따라 추가SiC 코팅성능을 향상시키기 위해 소결된 SiC 세라믹의 표면에 층을 적용할 수 있습니다.

태양광 입상 실리콘 제조 분야에서 왜?SiC 코팅중추적인 역할을 하고 있나요?

금속 등급 실리콘(또는 산업용 실리콘)에서 파생된 폴리실리콘은 일련의 물리적, 화학적 반응을 통해 정제된 비금속 물질로 실리콘 함량이 99.9999%(6N)를 초과합니다. 광전지 분야에서 폴리실리콘은 웨이퍼, 셀, 모듈로 가공되어 궁극적으로 광전지 발전 시스템에 사용되므로 폴리실리콘은 광전지 산업 체인의 중요한 업스트림 구성 요소가 됩니다. 현재 폴리실리콘 생산에는 수정된 Siemens 공정(막대형 실리콘 생성)과 실란 유동층 공정(입상 실리콘 생성)의 두 가지 기술 경로가 있습니다. 수정된 Siemens 공정에서는 약 1150°C에서 고순도 실리콘 코어의 고순도 수소에 의해 고순도 SiHCl3가 환원되어 실리콘 코어에 폴리실리콘이 증착됩니다. 실란 유동층 공정은 일반적으로 SiH4를 실리콘 소스 가스로 사용하고 H2를 운반 가스로 사용하며 SiCl4를 첨가하여 유동층 반응기에서 SiH4를 600~800°C에서 열분해하여 입상 폴리실리콘을 생산합니다. 수정된 Siemens 공정은 상대적으로 성숙한 생산 기술로 인해 주류 폴리실리콘 생산 경로로 남아 있습니다. 그러나 GCL-Poly 및 Tianhong Reike와 같은 회사가 계속해서 입상 실리콘 기술을 발전시키면서 실란 유동층 공정은 저렴한 비용과 탄소 발자국 감소로 인해 시장 점유율을 높일 수 있습니다.

제품 순도 제어는 역사적으로 유동층 공정의 약점이었으며, 이는 상당한 비용 이점에도 불구하고 Siemens 공정을 능가하지 못하는 주된 이유입니다. 라이닝은 실란 유동층 공정의 주요 구조이자 반응 용기 역할을 하며, 반응기의 금속 쉘이 고온 가스 및 재료에 의한 침식 및 마모로부터 보호하는 동시에 재료의 온도를 단열 및 유지합니다. 가혹한 작업 조건과 입상 실리콘과의 직접적인 접촉으로 인해 라이닝 소재는 고순도, 내마모성, 내식성 및 고강도를 나타내야 합니다. 일반적인 재료에는 흑연이 포함됩니다.SiC 코팅. 그러나 실제 사용 시 코팅 벗겨짐/균열이 발생하여 입상 실리콘에 탄소 함량이 과도하게 발생하여 그라파이트 라이닝의 수명이 단축되고 소모품으로 분류되어 정기적인 교체가 필요합니다. SiC 코팅 유동층 라이닝 재료와 관련된 기술적 과제와 높은 비용은 실란 유동층 공정의 시장 채택을 방해하며 더 넓은 적용을 위해 해결되어야 합니다.

열분해 흑연 코팅은 어떤 응용 분야에 사용됩니까?

열분해 흑연은 1800°C~2000°C 사이의 용광로 압력에서 화학적으로 증기 증착된 고순도 탄화수소로 구성된 새로운 탄소 재료로, 결정학적으로 고도로 배향된 열분해 탄소를 생성합니다. 고밀도(2.20g/cm3), 고순도, 이방성 열적, 전기적, 자기적, 기계적 특성을 갖추고 있습니다. 약 1800°C에서도 10mmHg의 진공을 유지할 수 있어 항공우주, 반도체, 광전지, 분석 장비 등의 분야에서 폭넓게 응용할 수 있습니다.

적황색 LED 에피택시 및 특정 특수 시나리오에서 MOCVD 천장에는 SiC 코팅 보호가 필요하지 않으며 대신 열분해 흑연 코팅 솔루션을 사용합니다.

전자빔 증발 알루미늄용 도가니는 고밀도, 고온 저항, 우수한 열충격 저항, 높은 열 전도성, 낮은 열팽창 계수 및 산, 알칼리, 염 및 유기 시약에 의한 부식에 대한 저항성을 요구합니다. 열분해 흑연 코팅은 흑연 도가니와 동일한 재료를 공유하므로 고저 온도 사이클링을 효과적으로 견딜 수 있어 흑연 도가니의 수명이 연장됩니다.**