การตรวจจับข้อบกพร่องในการประมวลผลเวเฟอร์ซิลิคอนคาร์ไบด์

มีหน้าที่อะไร.พื้นผิว SiCในอุตสาหกรรมซิลิคอนคาร์ไบด์?

สารตั้งต้น SiCเป็นองค์ประกอบที่สำคัญที่สุดในอุตสาหกรรมซิลิคอนคาร์ไบด์ ซึ่งคิดเป็นมูลค่าเกือบ 50% หากไม่มีซับสเตรต SiC ก็เป็นไปไม่ได้ที่จะผลิตอุปกรณ์ SiC ทำให้เป็นวัสดุรองพื้นที่จำเป็น

ในปีที่ผ่านมา ตลาดภายในประเทศได้รับการผลิตจำนวนมากของพื้นผิวซิลิกอนคาร์ไบด์ (SiC) ขนาด 6 นิ้วสินค้า. ตาม “รายงานการวิจัยตลาดพื้นผิว SiC ขนาด 6 นิ้วของจีน” ภายในปี 2566 ปริมาณการขายพื้นผิว SiC ขนาด 6 นิ้วในจีนมีเกิน 1 ล้านหน่วย คิดเป็น 42% ของกำลังการผลิตทั่วโลก และคาดว่าจะสูงถึงประมาณ 50 % ภายในปี 2569

เมื่อเทียบกับซิลิคอนคาร์ไบด์ขนาด 6 นิ้ว ซิลิคอนคาร์ไบด์ขนาด 8 นิ้วมีข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพที่สูงกว่า ประการแรก ในแง่ของการใช้วัสดุ แผ่นเวเฟอร์ขนาด 8 นิ้วมีพื้นที่ 1.78 เท่าของแผ่นเวเฟอร์ขนาด 6 นิ้ว ซึ่งหมายความว่าด้วยการใช้วัตถุดิบเท่ากันเวเฟอร์ขนาด 8 นิ้วสามารถผลิตอุปกรณ์ได้มากขึ้น จึงช่วยลดต้นทุนต่อหน่วยได้ ประการที่สอง วัสดุพิมพ์ SiC ขนาด 8 นิ้วมีความคล่องตัวของพาหะและค่าการนำไฟฟ้าที่ดีกว่า ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวมของอุปกรณ์ นอกจากนี้ ความแข็งแรงเชิงกลและการนำความร้อนของซับสเตรต SiC ขนาด 8 นิ้วนั้นเหนือกว่าซับสเตรตขนาด 6 นิ้ว ซึ่งช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์และความสามารถในการกระจายความร้อน

ชั้นอีปิแอกเซียลของ SiC มีความสำคัญอย่างไรในกระบวนการเตรียมการ

กระบวนการอีพิแทกเซียลคิดเป็นมูลค่าเกือบหนึ่งในสี่ของการเตรียม SiC และเป็นขั้นตอนที่ขาดไม่ได้ในการเปลี่ยนจากวัสดุไปเป็นการเตรียมอุปกรณ์ SiC การเตรียมชั้นเอพิแทกเซียลเกี่ยวข้องกับการปลูกฟิล์มโมโนคริสตัลไลน์เป็นหลักสารตั้งต้น SiCซึ่งจะใช้ในการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังที่จำเป็น ในปัจจุบัน วิธีการหลักที่สุดสำหรับการผลิตชั้นเอปิแอกเชียลคือการสะสมไอสารเคมี (CVD) ซึ่งใช้สารตั้งต้นที่เป็นก๊าซเพื่อสร้างฟิล์มแข็งผ่านปฏิกิริยาเคมีของอะตอมและโมเลกุล การเตรียมซับสเตรต SiC ขนาด 8 นิ้วถือเป็นความท้าทายทางเทคนิค และในปัจจุบัน มีผู้ผลิตเพียงไม่กี่รายทั่วโลกเท่านั้นที่สามารถผลิตจำนวนมากได้ ในปี 2023 มีโครงการขยายประมาณ 12 โครงการที่เกี่ยวข้องกับเวเฟอร์ขนาด 8 นิ้วทั่วโลก โดยมีซับสเตรต SiC ขนาด 8 นิ้วและเวเฟอร์ epitaxisเริ่มจัดส่งแล้ว และกำลังการผลิตแผ่นเวเฟอร์ก็ค่อยๆ เร่งขึ้น

มีการระบุและตรวจพบข้อบกพร่องในพื้นผิวซิลิคอนคาร์ไบด์อย่างไร

ซิลิคอนคาร์ไบด์ซึ่งมีความแข็งสูงและความเฉื่อยทางเคมีสูง ทำให้เกิดความท้าทายหลายประการในการประมวลผลพื้นผิว รวมถึงขั้นตอนสำคัญ เช่น การหั่น การทำให้ผอมบาง การเจียร การขัดเงา และการทำความสะอาด ในระหว่างการเตรียมการ ปัญหาต่างๆ เช่น การสูญเสียการประมวลผล ความเสียหายบ่อยครั้ง และความยากลำบากในการปรับปรุงประสิทธิภาพเกิดขึ้น ซึ่งส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อคุณภาพของชั้น epitaxis ที่ตามมาและประสิทธิภาพของอุปกรณ์ ดังนั้นการระบุและการตรวจจับข้อบกพร่องในซับสเตรตซิลิคอนคาร์ไบด์จึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง ข้อบกพร่องทั่วไป ได้แก่ รอยขีดข่วนบนพื้นผิว ส่วนที่ยื่นออกมา และหลุม

ข้อบกพร่องเป็นอย่างไรเวเฟอร์อีปิแอกเชียลซิลิคอนคาร์ไบด์ตรวจพบ?

ในห่วงโซ่อุตสาหกรรมเวเฟอร์เอพิเทแอกเชียลซิลิคอนคาร์ไบด์อยู่ระหว่างพื้นผิวซิลิกอนคาร์ไบด์และอุปกรณ์ซิลิกอนคาร์ไบด์ ซึ่งส่วนใหญ่ปลูกโดยใช้วิธีการสะสมไอสารเคมี เนื่องจากคุณสมบัติเฉพาะของซิลิคอนคาร์ไบด์ ประเภทของข้อบกพร่องจึงแตกต่างจากข้อบกพร่องในคริสตัลอื่นๆ รวมถึงการล้ม ข้อบกพร่องสามเหลี่ยม ข้อบกพร่องแครอท ข้อบกพร่องสามเหลี่ยมขนาดใหญ่ และการพันกันแบบขั้น ข้อบกพร่องเหล่านี้อาจส่งผลต่อประสิทธิภาพทางไฟฟ้าของอุปกรณ์ดาวน์สตรีม ซึ่งอาจทำให้เกิดการพังทลายก่อนเวลาอันควรและกระแสรั่วไหลที่สำคัญ

ข้อบกพร่องที่ล่มสลาย

ข้อบกพร่องสามเหลี่ยม

ข้อบกพร่องของแครอท

ข้อบกพร่องสามเหลี่ยมขนาดใหญ่

ข้อบกพร่องในการมัดขั้นตอน