Łódki z węglika krzemu: „niewidzialni strażnicy płytek” w branży półprzewodników

W produkcji półprzewodników utlenianie polega na umieszczeniu płytki w środowisku o wysokiej temperaturze, w którym tlen przepływa przez powierzchnię płytki, tworząc warstwę tlenku. Chroni to płytkę przed zanieczyszczeniami chemicznymi, zapobiega przedostawaniu się prądu upływowego do obwodów, zapobiega dyfuzji podczas implantacji jonów i zapobiega poślizgowi płytki podczas trawienia, tworząc warstwę ochronną na powierzchni płytki. Sprzętem używanym na tym etapie jest piec do utleniania. Główne elementy komory reakcyjnej obejmują łódkę waflową, podstawę, rury wykładzinowe pieca, wewnętrzne rury pieca i przegrody termoizolacyjne. Ze względu na wysoką temperaturę roboczą wymagania dotyczące wydajności komponentów w komorze reakcyjnej są również wysokie.

Łódka waflowa służy jako nośnik do transportu i przetwarzania wafli. Powinien posiadać zalety, takie jak wysoka integracja, wysoka niezawodność, właściwości antystatyczne, odporność na wysoką temperaturę, odporność na zużycie, odporność na odkształcenia, dobra stabilność i długa żywotność. Ponieważ temperatura utleniania płytek wynosi w przybliżeniu od 800 ℃ do 1300 ℃, a wymagania dotyczące zawartości zanieczyszczeń metalicznych w środowisku są niezwykle rygorystyczne, kluczowe komponenty, takie jak łódka waflowa, muszą nie tylko charakteryzować się doskonałymi właściwościami termicznymi, mechanicznymi i chemicznymi, ale także wyjątkowo niską zawartością zanieczyszczeń metalicznych.

W zależności od podłoża łódki waflowe można sklasyfikować jako łódki z kryształu kwarcu,ceramika z węglika krzemułodzie waflowe itp. Jednakże wraz z rozwojem węzłów procesowych poniżej 7 nm i rozszerzaniem się zakresów procesów wysokotemperaturowych, tradycyjne łodzie kwarcowe stopniowo stają się nieadekwatne pod względem stabilności termicznej, kontroli cząstek i zarządzania żywotnością. Łodzie z węglika krzemu (łódki SiC) stopniowo wypierają tradycyjne rozwiązania kwarcowe.

DlaczegoWęglik krzemu?

1. Stabilność w wysokiej temperaturze

Najważniejszą zaletą łodzi SiC jest stabilność w wysokich temperaturach. Nie wykazują praktycznie żadnych deformacji ani zwiotczeń nawet w ekstremalnie wysokich temperaturach (>1300°C), utrzymując precyzyjne pozycjonowanie szczelin waflowych przez dłuższy czas.

2. Bardzo długa żywotność

Pojedyncza łódź charakteryzuje się dużą nośnością, zdolną do jednoczesnego udźwigu od kilkudziesięciu do setek 12-calowych płytek. W porównaniu z tradycyjnymi łodziami kwarcowymi, łodzie SiC oferują średnią żywotność 5–10 razy dłuższą, zmniejszając częstotliwość wymiany sprzętu i całkowity koszt posiadania.

3. Czysta powierzchnia i wyjątkowo niskie zanieczyszczenie

Wysoka czystość materiału i wyjątkowo niska zawartość zanieczyszczeń metalicznych zapobiegają wtórnemu zanieczyszczeniu płytek krzemowych. Doskonała kontrola chropowatości powierzchni, przy Ra poniżej 0,1 μm, zapobiega wydzielaniu się cząstek i spełnia wymagania czystości w zaawansowanych procesach.

4. Nadaje się do procesów w bardzo wysokich temperaturach

W przypadku procesów wymagających temperatur powyżej 1200°C (takich jak niektóre specjalistyczne procesy utleniania grubowarstwowego, produkcja urządzeń SiC lub procesy wypełniania głębokich rowów) łodzie SiC są niezastąpionym wyborem.

ZastosowaniaŁodzie z węglika krzemu

Produkcja półprzewodników

W wysokotemperaturowych procesach produkcji chipów, takich jak utlenianie, dyfuzja, chemiczne osadzanie z fazy gazowej (CVD) i implantacja jonów, łodzie z węglika krzemu służą do podtrzymywania płytek krzemowych, zapewniając ich płaskość w wysokich temperaturach i zapobiegając niewspółosiowości sieci lub deformacjom spowodowanym naprężeniami termicznymi, gwarantując w ten sposób precyzję i wydajność chipa.

Przemysł fotowoltaiczny

Ceramika z węglika krzemuposiadają doskonałą wytrzymałość mechaniczną, stabilność termiczną, odporność na wysoką temperaturę, odporność na utlenianie, odporność na szok termiczny i odporność na korozję chemiczną, dzięki czemu są szeroko stosowane w popularnych dziedzinach, takich jak metalurgia, maszyny, nowa energia i chemikalia materiałów budowlanych. Ich wydajność jest również wystarczająca do procesów termicznych w produkcji fotowoltaicznej, takich jak dyfuzja, LPCVD (chemiczne osadzanie z fazy gazowej pod niskim ciśnieniem) i PECVD (chemiczne osadzanie z fazy gazowej w plazmie) dla ogniw TOPcon. W porównaniu z tradycyjnymi materiałami kwarcowymi, materiały ceramiczne z węglika krzemu stosowane do produkcji podpór łodzi, małych łodzi i produktów rurowych zapewniają wyższą wytrzymałość, lepszą stabilność termiczną i brak deformacji w wysokich temperaturach. Ich żywotność jest również ponad pięciokrotnie dłuższa niż w przypadku kwarcu, co znacznie zmniejsza koszty operacyjne i straty energii spowodowane przestojami konserwacyjnymi. Daje to wyraźną przewagę kosztową, a surowce są powszechnie dostępne.

Półprzewodniki trzeciej generacji

W komorze reakcyjnej metaloorganicznego chemicznego osadzania z fazy gazowej (MOCVD) łodzie z węglika krzemu służą do podtrzymywania podłoży szafirowych, wytrzymując środowiska gazów korozyjnych, takich jak amoniak (NH3), wspierając epitaksjalny wzrost materiałów półprzewodnikowych trzeciej generacji, takich jak azotek galu (GaN) i poprawiając skuteczność świetlną i wydajność chipów LED. Przy wzroście monokryształów węglika krzemu łodzie z węglika krzemu służą jako nośniki kryształów zarodkowych w piecach do wzrostu monokryształów węglika krzemu, wytrzymując korozyjne środowisko stopionego krzemu w wysokiej temperaturze, zapewniając stabilne wsparcie dla wzrostu monokryształów węglika krzemu i promując wytwarzanie wysokiej jakości monokryształów węglika krzemu.

Trendy w rozwoju łodzi z węglika krzemu

Jeśli chodzi o rynek, według danych SEMI, wielkość światowego rynku łodzi waflowych wyniesie około 1,4 miliarda dolarów w 2025 roku i przewiduje się, że do 2028 roku osiągnie 1,8 miliarda dolarów. Zakładając 20% wskaźnik penetracji węglika krzemu i jedną trzecią udziału w rynku w Chinach (dane z China Semiconductor Industry Association), wielkość chińskiego rynku wyniosłaby odpowiednio 672 miliony dolarów i 864 miliony dolarów.

Z technologicznego punktu widzenia węglik krzemu ma wyższy współczynnik rozszerzalności cieplnej niż kwarc, co czyni go bardziej podatnym na pękanie w zastosowaniach. Dlatego w produkcji promuje się zintegrowaną technologię formowania, aby zmniejszyć liczbę szwów i zmniejszyć ryzyko wyrzucania cząstek. Co więcej, optymalizacja konstrukcji rowków zębów łódki waflowej w połączeniu z pięcioosiową obróbką i technologiami cięcia drutem zapewnia precyzję i płynność obsługi wafli.

Semicorex oferuje wysoką jakośćŁódki z węglika krzemu. Jeśli masz jakiekolwiek pytania lub potrzebujesz dodatkowych szczegółów, nie wahaj się z nami skontaktować.

Numer telefonu kontaktowego +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com