เรือเวเฟอร์ซิลิคอนคาร์ไบด์: "ผู้พิทักษ์เวเฟอร์ที่มองไม่เห็น" ในเซมิคอนดักเตอร์

ในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ การเกิดออกซิเดชันเกี่ยวข้องกับการวางเวเฟอร์ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง ซึ่งออกซิเจนไหลผ่านพื้นผิวเวเฟอร์เพื่อสร้างชั้นออกไซด์ ซึ่งจะช่วยปกป้องเวเฟอร์จากสารเคมีเจือปน ป้องกันกระแสรั่วไหลเข้าสู่วงจร ป้องกันการแพร่กระจายระหว่างการฝังไอออน และป้องกันการลื่นไถลของเวเฟอร์ในระหว่างการกัด ทำให้เกิดฟิล์มป้องกันบนพื้นผิวเวเฟอร์ อุปกรณ์ที่ใช้ในขั้นตอนนี้คือเตาออกซิเดชั่น ส่วนประกอบหลักภายในห้องปฏิกิริยา ได้แก่ เรือเวเฟอร์ ฐาน ท่อซับเตาเผา ท่อภายในเตา และแผ่นกั้นฉนวนกันความร้อน เนื่องจากอุณหภูมิในการทำงานสูง ข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพสำหรับส่วนประกอบภายในห้องปฏิกิริยาจึงสูงเช่นกัน

เรือเวเฟอร์ถูกใช้เป็นพาหนะสำหรับการขนส่งและการแปรรูปเวเฟอร์ ควรมีข้อดีเช่นการบูรณาการสูง ความน่าเชื่อถือสูง คุณสมบัติป้องกันไฟฟ้าสถิต ทนต่ออุณหภูมิสูง ทนต่อการสึกหรอ ความต้านทานต่อการเสียรูป เสถียรภาพที่ดี และอายุการใช้งานที่ยาวนาน เนื่องจากอุณหภูมิออกซิเดชันของแผ่นเวเฟอร์อยู่ที่ประมาณระหว่าง 800°C ถึง 1300°C และข้อกำหนดสำหรับปริมาณสิ่งเจือปนของโลหะในสิ่งแวดล้อมนั้นเข้มงวดอย่างยิ่ง ส่วนประกอบหลัก เช่น เรือเวเฟอร์ต้องไม่เพียงแต่มีคุณสมบัติทางความร้อน ทางกล และทางเคมีที่ดีเยี่ยมเท่านั้น แต่ยังมีปริมาณสิ่งเจือปนของโลหะที่ต่ำมากอีกด้วย

ขึ้นอยู่กับพื้นผิว เรือเวเฟอร์สามารถจำแนกได้เป็นเรือคริสตัลควอตซ์เซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์เรือเวเฟอร์ ฯลฯ อย่างไรก็ตาม ด้วยความก้าวหน้าของโหนดกระบวนการที่ต่ำกว่า 7 นาโนเมตร และการขยายหน้าต่างกระบวนการที่มีอุณหภูมิสูง เรือควอทซ์แบบดั้งเดิมจึงค่อยๆ ไม่เพียงพอในแง่ของเสถียรภาพทางความร้อน การควบคุมอนุภาค และการจัดการอายุการใช้งาน เรือซิลิคอนคาร์ไบด์ (เรือ SiC) กำลังค่อยๆ เข้ามาแทนที่โซลูชันควอตซ์แบบเดิม

ทำไมซิลิคอนคาร์ไบด์?

1. ความเสถียรที่อุณหภูมิสูง

ความเสถียรที่อุณหภูมิสูงเป็นข้อได้เปรียบที่โดดเด่นที่สุดของเรือ SiC โดยแทบไม่มีการเสียรูปหรือการหย่อนคล้อยแม้ในอุณหภูมิที่สูงมาก (>1300°C) โดยจะรักษาตำแหน่งช่องเวเฟอร์ที่แม่นยำเป็นระยะเวลานาน

2. อายุการใช้งานยาวนานเป็นพิเศษ

เรือลำเดียวมีความสามารถในการรับน้ำหนักสูง โดยสามารถรองรับเวเฟอร์ขนาด 12 นิ้วได้หลายสิบถึงหลายร้อยแผ่นพร้อมกัน เมื่อเปรียบเทียบกับเรือควอทซ์แบบดั้งเดิม เรือ SiC มีอายุการใช้งานโดยเฉลี่ยนานกว่า 5-10 เท่า ซึ่งช่วยลดความถี่ในการเปลี่ยนอุปกรณ์และต้นทุนรวมในการเป็นเจ้าของ

3. ทำความสะอาดพื้นผิวและการปนเปื้อนต่ำมาก

ความบริสุทธิ์ของวัสดุสูงและปริมาณโลหะเจือปนต่ำมากป้องกันการปนเปื้อนครั้งที่สองของเวเฟอร์ซิลิคอน การควบคุมความหยาบของพื้นผิวที่ดีเยี่ยม โดยที่ Ra ต่ำกว่า 0.1μm ยับยั้งการไหลของอนุภาค และตรงตามข้อกำหนดด้านความสะอาดของกระบวนการขั้นสูง

4. เหมาะสำหรับกระบวนการที่มีอุณหภูมิสูงเป็นพิเศษ

สำหรับกระบวนการที่ต้องการอุณหภูมิสูงกว่า 1200°C (เช่น กระบวนการออกซิเดชันแบบฟิล์มหนาเฉพาะทาง การสร้างอุปกรณ์ SiC หรือกระบวนการเติมร่องลึก) เรือ SiC เป็นตัวเลือกที่ไม่สามารถทดแทนได้

การใช้งานของเรือซิลิคอนคาร์ไบด์

การผลิตเซมิคอนดักเตอร์

ในกระบวนการผลิตชิปที่อุณหภูมิสูง เช่น การออกซิเดชั่น การแพร่กระจาย การสะสมไอสารเคมี (CVD) และการฝังไอออน เรือซิลิคอนคาร์ไบด์ถูกนำมาใช้เพื่อรองรับเวเฟอร์ซิลิคอน เพื่อให้มั่นใจว่าชิปจะมีความเรียบที่อุณหภูมิสูง และป้องกันการเยื้องศูนย์หรือการเสียรูปที่เกิดจากความเครียดจากความร้อน จึงรับประกันความแม่นยำและประสิทธิภาพของชิป

อุตสาหกรรมไฟฟ้าโซลาร์เซลล์

เซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์มีความแข็งแรงเชิงกลที่ดีเยี่ยม เสถียรภาพทางความร้อน ทนต่ออุณหภูมิสูง ทนต่อการเกิดออกซิเดชัน ทนต่อแรงกระแทกจากความร้อน และทนต่อการกัดกร่อนของสารเคมี ทำให้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านที่ได้รับความนิยม เช่น โลหะวิทยา เครื่องจักร พลังงานใหม่ และสารเคมีวัสดุก่อสร้าง ประสิทธิภาพยังเพียงพอสำหรับกระบวนการทางความร้อนในการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ เช่น การแพร่กระจาย, LPCVD (การสะสมไอสารเคมีความดันต่ำ) และ PECVD (การสะสมไอสารเคมีในพลาสมา) สำหรับเซลล์ TOPcon เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุควอตซ์แบบดั้งเดิม วัสดุเซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์ที่ใช้ทำส่วนรองรับเรือ เรือเล็ก และผลิตภัณฑ์ท่อมีความแข็งแรงสูงกว่า มีเสถียรภาพทางความร้อนดีกว่า และไม่เสียรูปภายใต้อุณหภูมิสูง อายุการใช้งานยังยาวนานกว่าควอตซ์มากกว่าห้าเท่า ซึ่งช่วยลดต้นทุนการดำเนินงานและการสูญเสียพลังงานอันเนื่องมาจากการหยุดทำงานของการบำรุงรักษาได้อย่างมาก ส่งผลให้เกิดความได้เปรียบด้านต้นทุนที่ชัดเจน และมีวัตถุดิบให้เลือกมากมาย

เซมิคอนดักเตอร์ยุคที่สาม

ในห้องปฏิกิริยาการตกสะสมไอสารเคมีโลหะ-อินทรีย์ (MOCVD) เรือซิลิคอนคาร์ไบด์ถูกนำมาใช้เพื่อรองรับซับสเตรตแซฟไฟร์ ซึ่งทนทานต่อสภาพแวดล้อมของก๊าซที่มีฤทธิ์กัดกร่อน เช่น แอมโมเนีย (NH3) รองรับการเติบโตของอีพิแทกเซียลของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สาม เช่น แกลเลียมไนไตรด์ (GaN) และปรับปรุงประสิทธิภาพการส่องสว่างและประสิทธิภาพของชิป LED ในการเติบโตของผลึกเดี่ยวของซิลิคอนคาร์ไบด์ เรือซิลิคอนคาร์ไบด์ทำหน้าที่เป็นตัวรองรับผลึกเมล็ดในเตาเติบโตของผลึกเดี่ยวของซิลิคอนคาร์ไบด์ ทนต่อสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อนที่อุณหภูมิสูงของซิลิคอนหลอมเหลว ซึ่งให้การสนับสนุนที่มั่นคงสำหรับการเติบโตของผลึกเดี่ยวของซิลิคอนคาร์ไบด์ และส่งเสริมการเตรียมผลึกเดี่ยวของซิลิคอนคาร์ไบด์คุณภาพสูง

แนวโน้มการพัฒนาเรือเวเฟอร์ซิลิคอนคาร์ไบด์

ในแง่ของตลาด ตามข้อมูลของ SEMI ขนาดตลาดเรือเวเฟอร์ทั่วโลกอยู่ที่ประมาณ 1.4 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2568 และคาดว่าจะสูงถึง 1.8 พันล้านดอลลาร์สหรัฐภายในปี 2571 โดยสมมติว่าอัตราการเจาะซิลิคอนคาร์ไบด์ 20% และส่วนแบ่งตลาดหนึ่งในสามในจีน (ข้อมูลจาก China Semiconductor Industry Association) ขนาดของตลาดจีนจะอยู่ที่ 672 ล้านดอลลาร์และ 864 ล้านดอลลาร์สหรัฐตามลำดับ

ในทางเทคโนโลยี ซิลิคอนคาร์ไบด์มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนสูงกว่าควอตซ์ ทำให้มีแนวโน้มที่จะเกิดการแตกร้าวในการใช้งาน ดังนั้นจึงมีการส่งเสริมเทคโนโลยีการขึ้นรูปแบบผสมผสานในการผลิตเพื่อลดรอยต่อและลดความเสี่ยงของการไหลของอนุภาค นอกจากนี้ การปรับการออกแบบร่องฟันของเวเฟอร์โบ๊ทให้เหมาะสม ผสมผสานกับการตัดเฉือนห้าแกนและเทคโนโลยีการตัดลวด ช่วยให้มั่นใจได้ถึงความแม่นยำและความราบรื่นในการจัดการเวเฟอร์

Semicorex นำเสนอคุณภาพสูงเรือเวเฟอร์ซิลิคอนคาร์ไบด์. หากคุณมีข้อสงสัยหรือต้องการรายละเอียดเพิ่มเติม โปรดอย่าลังเลที่จะติดต่อเรา

โทรศัพท์ติดต่อ # +86-13567891907

อีเมล์: sales@semicorex.com