4 дюймден 8 дюймге дейін: SiC жартылай өткізгіштерінің өсу онжылдығы

2013 жылы өнеркәсіп кремний карбидін коммерцияландыруға бола ма деп сұрады. Он жылдан кейін SiC электр машиналары мен жаңартылатын энергияны қуаттады - және шынайы бәсекелестік материалдарға, жабдыққа және өндіріс өнімділігіне ауысты. Онжылдықта SiC пластиналары 4-дюймден 8-дюймге дейін өсті, өйткені эпитаксистік жабдық сатылы дамыды. Вафлидің өзінен басқа, CVD SiC жабындары, қатты CVD SiC және TaC жабындары енді жоғары температураға төзімді, коррозияға төзімді жабдықтың сенімді жұмысын қамтамасыз етеді. VETEK Semiconductor ауқымды SiC өндірісі үшін барлық үш материалды шешімді жеткізеді.

SiC трансформациясының онжылдығы: зертханалық материалдан негізгі қуатты жартылай өткізгішке дейін

SiC 2013 жылы келешегі зор зертханалық материалдан бүгінгі таңда электр машиналарын, электр электроникасын және энергияны түрлендіруді негізге алатын негізгі технологияға көшті - және саланың назары технологияны дәлелдеуден ауқымды өндірісті игеруге ауысты.

Төмендегі кестеде соңғы онжылдықта SiC саласының басымдықтары қалай өзгергені жинақталған.

2013 және бүгін: SiC индустриясының фокусы қалай өзгерді

SiC коммерциализациясының негізгі мәселесі: эпитаксистік технология

Эпитаксия жабдығы әрқашан SiC коммерцияландыруының техникалық қиындығы болды — саланың дамуын 6 дюймдік алғашқы платформалардан бүгінгі автоматтандырылған 150 мм/200 мм жүйелерге дейін эпитаксистік реакторлардың эволюциясы арқылы тікелей бақылауға болады.

2013 жылы SiC коммерциализациясы жеделдеді және жабдық жасаушылар негізінен шамамен 6 дюймдік (150 мм) SiC эпитаксисі мүмкіндігімен бәсекелесті. Semiconductor Today сол кездегі бірнеше өкілдік жүйелер туралы хабарлады:

SiC эпитаксисі Equipment өкілі, 2013 ж

Бұл ерте жүйелер төрт мәселені шешуге арналған: 6 дюймдік SiC эпитаксиясына қол жеткізу, эпитаксиалды қабаттың біркелкілігін жақсарту, ақаулардың тығыздығын төмендету және қуатты құрылғыны ертерек коммерцияландыру қажеттіліктерін қанағаттандыру.

EV-ді қабылдау кезінде EV зарядтау инфрақұрылымы, күн-плюс-сақтау жүйелері және өнеркәсіптік қуат нарықтары тез кеңейді, сәйкесінше SiC құрылғыларына сұраныс өсті - эпитаксистік жабдық шағын сериялы ҒЗТКЖ платформаларынан ауқымды өндіріске арналған жаңа буын жүйелеріне айналды. Бүгінгі өкілдік платформаларға мыналар кіреді:

SiC эпитаксисі Equipment өкілі, бүгін

4 дюймден 8 дюймге дейін: вафлиді масштабтау шығындарды қалай азайтады және өнімді арттырады

SiC пластинаның диаметріндегі әрбір қадам - ​​4 дюймден 6 дюймге дейін, ал қазір 8 дюймге дейін - бір вафлидің өнімділігін арттыру және өндіріс құнын төмендету үшін бар, ал сала қазір 6 дюймден 8 дюймге өтудің ортасында.

2013 жылы SiC индустриясы 4 дюймдік вафлиден 6 дюймдік пластинкаларға көшуге ұмтылды. Cree, Dow Corning, Showa Denko және Norstel сияқты компаниялар сол кезде 6 дюймдік SiC субстрат пен эпитаксистік сыйымдылықты кеңейтті. Үлкен пластинкаларға көшудің мақсаты қарапайым болды: бір вафлиге келетін өнімді ұлғайту, өндіріс құнын төмендету және салалық ауқымдылықты жақсарту.

Он жылдан астам уақыт өткенде, дәл сол логика қазір 6 дюймден 8 дюймге ауысуды қамтамасыз етеді. GlobalWafers, әлемдегі үшінші ірі кремний пластинасын жасаушы, салалық 8 дюймдік SiC вафли өндірісі 2025–2026 жылдарға дейін күрт жеделдетілетінін мәлімдеді - бұл екі жыл бұрын шындыққа сәйкес келмейтін өтпелі кезең (GlobalWafers, 2023). Сондай-ақ Onsemi және Resonac 8 дюймдік SiC субстраттары мен эпитаксиалды пластиналардың біліктілігін арттыру және кеңейту үшін 2025 жылға бағытталған (Compound Semiconductor News, 2024).

SiC вафлилері үлкейген кезде не өзгереді

Вафлидің диаметрі мен сапасына қойылатын талаптар жоғарылаған сайын, бүкіл өндіріс процесінде қолданылатын материалдар мен жабдық құрамдастары пластинаның өзі сияқты SiC прогресінде шешуші рөл атқарды.

Вафлиден тыс: Неліктен жабдықтың құрамдас бөліктері SiC чиптері сияқты маңызды?

SiC пластиналары, MOSFET және қуат модульдері көп көңіл бөледі, бірақ эпитаксистік және кристалдық өсу реакторларының ішіндегі жабдық құрамдастары бірдей төтенше жағдайларға тап болады - және тек дәстүрлі графит бүгінгі талаптарды қанағаттандыру үшін енді жеткіліксіз.

SiC өнеркәсібін талқылау әдетте үш нәрсеге назар аударады: SiC пластиналары, SiC MOSFET және қуат модульдері. Іс жүзінде оларды өндіру үшін қолданылатын жабдықтың құрамдас бөліктері де маңызды. Эпитаксистік реакторлардың, кристалды өсіретін пештердің және басқа да жоғары температуралы жартылай өткізгіш процестердің ішіндегі ішкі компоненттер:

• Өте жоғары температуралы орталар

• H₂ және HCl сияқты коррозиялық технологиялық газдар

• Вафлиді ластамау үшін қатаң тазалық талаптары

Дәстүрлі графит күшті термиялық өнімділікті ұсынады, бірақ ұзақ пайдаланған кезде ол беткейлік коррозияға, бөлшектердің пайда болуына және қызмет ету мерзімінің қысқаруына бейім болады - мұның барлығы пластинаның шығымы мен процестің тұрақтылығына тікелей қауіп төндіреді. Бұл CVD SiC жабын технологиясы барған сайын жабылатын олқылық.

CVD SiC жабыны: Сенімді жоғары температуралық жабдықтың артындағы технология

SiC эпитаксисі және SiC жабыны әртүрлі мақсаттарға қызмет ететін екі бөлек технология болып табылады — эпитакс жартылай өткізгіш материалды өзі жасайды, ал CVD SiC жабыны оны өндіретін жабдықты қорғайды.

SiC эпитаксисі жартылай өткізгіш материалды өндіру үшін қолданылады. SiC CVD жабыны, керісінше, жоғары температура мен коррозияға төзімділігін арттыру үшін жартылай өткізгіш жабдықтардың маңызды ішкі компоненттеріне қолданылады.

SiC эпитаксисі және SiC жабыны: екі түрлі технология 

Графит + SiC композиті қалай жұмыс істейді

CVD SiC қапталған графит компоненттері қазір SiC эпитаксистік жабдықта, MOCVD жабдығында, жарықдиодты эпитаксистік жабдықта және RTP/RTA термиялық өңдеу жабдықтарында кеңінен қолданылады. Жоғары таза графитке тығыз SiC қабатын салу екі материалдың да күшті жақтарын біріктіреді:

Неліктен Графит + SiC композит ретінде жұмыс істейді?

VETEK жартылай өткізгіштің SiC материалдарының кеңейтілген шешімдері

Үшінші буындағы жартылай өткізгіштер масштабтауды жалғастыра отырып, VETEK Semiconductor компаниясы SiC өндірістік жабдығының арнайы жылу және химиялық талаптары үшін әзірленген CVD SiC қапталған графит, Solid CVD SiC және TaC жабындары сияқты үш қосымша материалды ерітіндіні ұсынады.

CVD SiC қапталған графит компоненттері

VETEK компаниясының CVD SiC қапталған графит құрамдастары SiC эпитаксистік қабылдағыштарында, MOCVD тасымалдағыштарында, вафельді тасымалдағыштарда, жарты ай құрамдастарында және жартылай өткізгіш жылу құрамдастарында қолданылады.

• Жоғары таза SiC жабыны

• Тамаша жылу біркелкілігі

• Жоғары температура тұрақтылығы

• Күшті коррозияға төзімділік

VETEK CVD SiC эпитаксисі, MOCVD және жартылай өткізгіш термиялық қолдану үшін SiC қапталған графит компоненттері.

Қатты CVD SiC компоненттері

Жетілдірілген өңдеу және жоғары температура процестері үшін Solid CVD SiC материал өнімділігінің жоғары деңгейін қамтамасыз етеді. Әдеттегі қолданбаларға фокус сақиналары, RTP/EPI құрамдастары және плазмалық процесс компоненттері жатады.

• Тығыз, кеуекті емес құрылым

• Бөлшектердің өте төмен генерациясы

• Тамаша плазмалық төзімділік

• Ұзақ қызмет ету мерзімі

Қатты CVD SiC фокус сақиналары және плазмакеңейтілген etch және RTP/EPI қолданбаларына арналған өңдеу компоненттері.

TaC жабу шешімдері

SiC кристалының өсу температурасының өсуі жалғасуда, тантал карбиді (TaC) жабындары ультра жоғары температуралы жылу өрістері үшін маңызды материал болды. TaC жоғары температура тұрақтылығын, тамаша тотығуға төзімділігін және тамаша химиялық тұрақтылықты ұсынады — SiC кристалын өсіретін жабдыққа, жоғары температуралы жылу өрісінің құрамдастарына және үшінші буындағы жартылай өткізгіштерді өндіру орталарына сәйкес келеді.

Өте жоғары температурада SiC кристалының өсуіне арналған TaC қапталған ыстық аймақ компоненттері.

Осы үш өнім желісі бірге SiC өндіріс тізбегіндегі әртүрлі жылу және химиялық талаптарды шешеді:

VETEK үш SiC материал шешімдері бір көзқараста

Жиі қойылатын сұрақтар

1. SiC эпитаксисі мен SiC жабынының айырмашылығы неде?

SiC эпитаксисі жартылай өткізгіш пластиналар мен құрылғыларды жасау үшін кристалды кремний карбиді қабатын өсіреді. SiC жабыны (CVD SiC) жабдық құрамдас бөліктерін қызудан және коррозиядан қорғау үшін графитке немесе басқа негіздерге жұқа, тығыз SiC қабатын тұндырады. Олар бір өндіріс тізбегінде әртүрлі мақсаттарға қызмет етеді.

2. Неліктен графит өздігінен емес, SiC-пен қапталған?

Жалаңаш графит тамаша жылу өткізгіштікке және тұрақтылыққа ие, бірақ уақыт өте жоғары температура мен H₂ және HCl сияқты газдар әсерінен ол тоттанады және бөлшектерді тудырады. Тығыз CVD SiC жабыны графиттің термиялық өнімділігін сақтай отырып, қаттылықты, химиялық төзімділікті және жоғары температура тұрақтылығын қосады.

3. Қатты CVD SiC не үшін қолданылады?

Қатты CVD SiC - өте аз бөлшектердің пайда болуын және ұзақ қызмет ету мерзімін қажет ететін қолданбалы қолданбаларда фокус сақиналарын, RTP/EPI компоненттерін және плазмалық процестің бөліктерін қоса, жетілдірілген өңдеу және жоғары температура процестерінде қолданылатын толық тығыз, кеуекті емес кремний карбиді материалы.

4. SiC кристалының өсуіне TaC жабындары не үшін қажет?

SiC кристалының өсу процестері жоғары температураға қарай итермелейтіндіктен, ыстық аймақ компоненттері тотығуға қарсы тұратын және қатты ыстықта химиялық тұрақты болып қалатын материалдарға мұқтаж. TaC жабындары тек графитке қарағанда жоғары температура тұрақтылығын ұсынады, бұл оларды SiC кристалды өсіретін пештерге және жоғары температуралы жылу өрісінің құрамдастарына өте қолайлы етеді.

5. Неліктен өнеркәсіп 6 дюймдік SiC пластинкаларынан 8 дюймге дейін жылжуда?

Үлкен пластиналар вафлиге арналған штамптардың санын көбейтеді, бұл бір чиптің өндірістік құнын төмендетеді және масштабтауды жақсартады. Вафельді жасаушылар мен чип жасаушылар EV, жаңартылатын энергия және өнеркәсіптік электр электроникасының өсіп келе жатқан сұранысын қанағаттандыру үшін 8 дюймдік SiC субстраттары мен эпитаксиалды пластинкаларға сәйкес келеді.

Қысқаша мазмұны: SiC өндірісі технологиялық мүмкіндіктер бәсекесі дәуіріне енді

SiC өнеркәсібінің анықтаушы сұрағы өзгерді - материалды коммерцияландыруға бола ма, оны қаншалықты тиімді, таза және жүйелі түрде масштабта жасауға болады.

2013 жылы саланың басты мәселесі SiC-ті коммерцияландыруға бола ма деген сұрақ болды. Бүгін, он жылдан астам уақыттан кейін бұл сұрақ туындады: SiC өнімдерін жоғары тиімділікпен, аз ақаулармен және тұрақтылықпен қалай жасауға болады?

SiC өнеркәсібі кеңеюін жалғастыруда, пластинаның үлкен диаметрлері, жаңартылған эпитаксистік технология және оңтайландырылған өндірістік жабдық саланы дамытудың негізгі бағыттары болып қала береді. Сонымен қатар, тазалығы жоғары CVD SiC жабындары, қатты CVD SiC және TaC материалдары жартылай өткізгіш өндірісінің тұрақтылығын қамтамасыз ететін негізгі технологияларға айналуда.

VETEK Semiconductor бұрынғысынша SiC эпитаксисі, кристалдардың өсуі және жартылай өткізгіштердің жоғары температуралы өндірісі үшін сенімді материал шешімдерін ұсынып, жартылай өткізгіштер өнеркәсібінің келесі буынын қолдайтын алдыңғы қатарлы жартылай өткізгіш материалдарға бағытталған.

VETEK Semiconductor туралы

VETEK Semiconductor компаниясы SiC эпитаксисі, MOCVD, кристалдардың өсуі және жоғары температуралы жартылай өткізгіш жабдықтар үшін CVD SiC қапталған графитті, Қатты CVD SiC және TaC жабын компоненттерін жобалайды және шығарады. Бұл мақаланы Semiconductor Today компаниясының салалық есептеріне және SiC пластиналар нарығының ағымдағы талдауына сүйене отырып, VETEK-тің материалдар инженері тобы дайындады және VETEK-тің SiC өндіріс желілеріне құрамдас бөліктерді жеткізудегі тікелей тәжірибесін көрсетеді.

Пайдаланылған дереккөздер: Semiconductor Today (2013 жылғы салалық ерекшелігі); GlobalWafers ашық мәлімдемелері (2023); Құрама жартылай өткізгіш жаңалықтары (2024); Patsnap Eureka SiC вафли бағасының талдауы (2025). VETEK өнімдеріне арналған суреттер мен жабдықтың техникалық сипаттамалары өнімнің ішкі құжаттамасына негізделген.