Thuyền bán dẫn silicon cacbua: "người bảo vệ vô hình của tấm bán dẫn" trong Chất bán dẫn

Trong sản xuất chất bán dẫn, quá trình oxy hóa liên quan đến việc đặt tấm bán dẫn trong môi trường nhiệt độ cao, nơi oxy chảy qua bề mặt tấm bán dẫn để tạo thành lớp oxit. Điều này bảo vệ tấm wafer khỏi các tạp chất hóa học, ngăn dòng điện rò rỉ đi vào mạch điện, ngăn chặn sự khuếch tán trong quá trình cấy ion và ngăn ngừa sự trượt của tấm wafer trong quá trình ăn mòn, tạo thành một lớp màng bảo vệ trên bề mặt tấm wafer. Thiết bị được sử dụng trong bước này là lò oxy hóa. Các thành phần chính trong buồng phản ứng bao gồm thuyền bán dẫn, đế, ống lót lò, ống lò bên trong và vách ngăn cách nhiệt. Do nhiệt độ hoạt động cao nên yêu cầu về hiệu suất của các bộ phận trong buồng phản ứng cũng cao.

Thuyền wafer được sử dụng làm phương tiện vận chuyển và xử lý wafer. Nó phải có những ưu điểm như tích hợp cao, độ tin cậy cao, đặc tính chống tĩnh điện, chịu nhiệt độ cao, chống mài mòn, chống biến dạng, ổn định tốt và tuổi thọ dài. Do nhiệt độ oxy hóa của tấm bán dẫn xấp xỉ từ 800oC đến 1300oC và yêu cầu về hàm lượng tạp chất kim loại trong môi trường là cực kỳ nghiêm ngặt, nên các bộ phận chính như thuyền bán dẫn không chỉ phải có các đặc tính nhiệt, cơ học và hóa học tuyệt vời mà còn phải có hàm lượng tạp chất kim loại cực thấp.

Dựa trên chất nền, thuyền wafer có thể được phân loại là thuyền tinh thể thạch anh,gốm cacbua silicthuyền wafer, v.v. Tuy nhiên, với sự tiến bộ của các nút quy trình dưới 7nm và việc mở rộng cửa sổ quy trình nhiệt độ cao, thuyền thạch anh truyền thống đang dần trở nên không đủ về độ ổn định nhiệt, kiểm soát hạt và quản lý tuổi thọ. Thuyền silicon cacbua (thuyền SiC) đang dần thay thế các giải pháp thạch anh truyền thống.

Tại saoCacbua silic?

1. Ổn định nhiệt độ cao

Độ ổn định ở nhiệt độ cao là ưu điểm nổi bật nhất của thuyền SiC. Chúng hầu như không bị biến dạng hoặc chảy xệ ngay cả ở nhiệt độ cực cao (>1300°C), duy trì vị trí khe wafer chính xác trong thời gian dài.

2. Tuổi thọ cực dài

Một chiếc thuyền duy nhất có khả năng chịu tải cao, có khả năng hỗ trợ đồng thời hàng chục đến hàng trăm tấm wafer 12 inch. So với thuyền thạch anh truyền thống, thuyền SiC có tuổi thọ trung bình dài hơn 5-10 lần, giảm tần suất thay đổi thiết bị và tổng chi phí sở hữu.

3. Bề mặt sạch và ô nhiễm cực thấp

Độ tinh khiết vật liệu cao và hàm lượng tạp chất kim loại cực thấp giúp ngăn ngừa ô nhiễm thứ cấp cho tấm silicon. Kiểm soát độ nhám bề mặt tuyệt vời, với Ra dưới 0,1μm, ngăn chặn sự bong tróc hạt và đáp ứng các yêu cầu về độ sạch của các quy trình tiên tiến.

4. Thích hợp cho các quy trình nhiệt độ cực cao

Đối với các quy trình yêu cầu nhiệt độ trên 1200°C (chẳng hạn như một số quy trình oxy hóa màng dày chuyên dụng, chế tạo thiết bị SiC hoặc quy trình lấp đầy rãnh sâu), thuyền SiC là một lựa chọn không thể thay thế.

Ứng dụng củaThuyền cacbua silic

Sản xuất chất bán dẫn

Trong các quy trình sản xuất chip ở nhiệt độ cao, chẳng hạn như quá trình oxy hóa, khuếch tán, lắng đọng hơi hóa học (CVD) và cấy ion, thuyền cacbua silic được sử dụng để hỗ trợ các tấm silicon, đảm bảo độ phẳng của chúng ở nhiệt độ cao và ngăn chặn sự lệch hoặc biến dạng mạng tinh thể do ứng suất nhiệt, do đó đảm bảo độ chính xác và hiệu suất của chip.

Công nghiệp quang điện

Gốm sứ cacbua silicsở hữu độ bền cơ học tuyệt vời, ổn định nhiệt, chịu nhiệt độ cao, chống oxy hóa, chống sốc nhiệt và chống ăn mòn hóa học, khiến chúng được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực phổ biến như luyện kim, máy móc, năng lượng mới và hóa chất vật liệu xây dựng. Hiệu suất của chúng cũng đủ cho các quá trình nhiệt trong sản xuất quang điện, chẳng hạn như khuếch tán, LPCVD (lắng đọng hơi hóa học áp suất thấp) và PECVD (lắng đọng hơi hóa học plasma) cho tế bào TOPcon. So với vật liệu thạch anh truyền thống, vật liệu gốm cacbua silic dùng để chế tạo giá đỡ thuyền, thuyền nhỏ và các sản phẩm dạng ống có độ bền cao hơn, ổn định nhiệt tốt hơn và không bị biến dạng dưới nhiệt độ cao. Tuổi thọ của chúng cũng cao hơn năm lần so với thạch anh, giảm đáng kể chi phí vận hành và tổn thất năng lượng do thời gian ngừng hoạt động để bảo trì. Điều này mang lại lợi thế rõ ràng về chi phí và nguyên liệu thô có sẵn rộng rãi.

Chất bán dẫn thế hệ thứ ba

Trong buồng phản ứng lắng đọng hơi hóa học hữu cơ kim loại (MOCVD), thuyền cacbua silic được sử dụng để hỗ trợ chất nền sapphire, chịu được môi trường khí ăn mòn như amoniac (NH3), hỗ trợ sự tăng trưởng epiticular của vật liệu bán dẫn thế hệ thứ ba như gali nitrit (GaN) và cải thiện hiệu suất phát sáng và hiệu suất của chip LED. Trong quá trình phát triển tinh thể đơn cacbua silic, thuyền cacbua silic đóng vai trò hỗ trợ tinh thể hạt giống trong lò tăng trưởng đơn tinh thể cacbua silic, chịu được môi trường ăn mòn ở nhiệt độ cao của silicon nóng chảy, cung cấp hỗ trợ ổn định cho sự phát triển của các tinh thể đơn cacbua silic và thúc đẩy việc chuẩn bị các tinh thể đơn cacbua silic chất lượng cao.

Xu hướng phát triển thuyền wafer silicon cacbua

Về mặt thị trường, theo dữ liệu của SEMI, quy mô thị trường thuyền wafer toàn cầu là khoảng 1,4 tỷ USD vào năm 2025 và dự kiến ​​đạt 1,8 tỷ USD vào năm 2028. Giả sử tỷ lệ thâm nhập cacbua silic 20% và thị phần 1/3 ở Trung Quốc (dữ liệu từ Hiệp hội Công nghiệp Bán dẫn Trung Quốc), quy mô thị trường Trung Quốc sẽ lần lượt là 672 triệu USD và 864 triệu USD.

Về mặt công nghệ, cacbua silic có hệ số giãn nở nhiệt cao hơn thạch anh, khiến nó dễ bị nứt hơn trong các ứng dụng. Do đó, công nghệ đúc tích hợp đang được đẩy mạnh trong sản xuất để giảm đường nối và giảm nguy cơ bong hạt. Hơn nữa, việc tối ưu hóa thiết kế rãnh răng của thuyền bán dẫn, kết hợp với công nghệ gia công năm trục và cắt dây, đảm bảo độ chính xác và độ trơn tru khi xử lý bán bán dẫn.

Semicorex cung cấp chất lượng caoThuyền wafer silicon cacbua. Nếu bạn có bất kỳ thắc mắc hoặc cần thêm chi tiết, xin vui lòng liên hệ với chúng tôi.

Số điện thoại liên hệ +86-13567891907

Email: sales@semicorex.com