Wafer Boats in carburo di silicio: i "guardiani invisibili dei wafer" nei semiconduttori

Nella produzione di semiconduttori, l'ossidazione comporta il posizionamento del wafer in un ambiente ad alta temperatura dove l'ossigeno scorre attraverso la superficie del wafer per formare uno strato di ossido. Ciò protegge il wafer dalle impurità chimiche, impedisce l'ingresso di corrente di dispersione nel circuito, previene la diffusione durante l'impianto di ioni e impedisce lo slittamento del wafer durante l'incisione, formando una pellicola protettiva sulla superficie del wafer. L'attrezzatura utilizzata in questa fase è un forno di ossidazione. I componenti principali all'interno della camera di reazione includono una navicella per wafer, una base, tubi di rivestimento del forno, tubi interni del forno e deflettori di isolamento termico. A causa dell'elevata temperatura operativa, anche i requisiti prestazionali dei componenti all'interno della camera di reazione sono elevati.

La nave per wafer viene utilizzata come vettore per il trasporto e la lavorazione dei wafer. Dovrebbe possedere vantaggi come elevata integrazione, alta affidabilità, proprietà antistatiche, resistenza alle alte temperature, resistenza all'usura, resistenza alla deformazione, buona stabilità e lunga durata. Poiché la temperatura di ossidazione del wafer è compresa tra circa 800 ℃ e 1300 ℃ e i requisiti per il contenuto di impurità metalliche nell'ambiente sono estremamente severi, i componenti chiave come la navicella per wafer non solo devono avere eccellenti proprietà termiche, meccaniche e chimiche, ma devono anche avere un contenuto di impurità metalliche estremamente basso.

In base al substrato, le barchette per wafer possono essere classificate come barchette in cristallo di quarzo,ceramica al carburo di silicioimbarcazioni per wafer, ecc. Tuttavia, con il progresso dei nodi di processo inferiori a 7 nm e l'espansione delle finestre di processo ad alta temperatura, le tradizionali imbarcazioni al quarzo stanno gradualmente diventando inadeguate in termini di stabilità termica, controllo delle particelle e gestione della durata. Le barche in carburo di silicio (barche SiC) stanno gradualmente sostituendo le tradizionali soluzioni al quarzo.

PerchéCarburo di silicio?

1. Stabilità alle alte temperature

La stabilità alle alte temperature è il vantaggio più importante delle barche SiC. Non presentano praticamente alcuna deformazione o cedimento anche a temperature estremamente elevate (>1300°C), mantenendo il posizionamento preciso degli slot del wafer per periodi prolungati.

2. Durata della vita ultra lunga

Una singola imbarcazione vanta un'elevata capacità di carico, in grado di supportare contemporaneamente da dozzine a centinaia di wafer da 12 pollici. Rispetto alle tradizionali imbarcazioni al quarzo, le imbarcazioni SiC offrono una durata media di 5-10 volte superiore, riducendo la frequenza di sostituzione delle apparecchiature e il costo totale di proprietà.

3. Superficie pulita e contaminazione estremamente bassa

L'elevata purezza del materiale e il contenuto estremamente basso di impurità metalliche prevengono la contaminazione secondaria dei wafer di silicio. L'eccellente controllo della rugosità superficiale, con Ra inferiore a 0,1μm, sopprime la dispersione delle particelle e soddisfa i requisiti di pulizia dei processi avanzati.

4. Adatto per processi ad altissima temperatura

Per i processi che richiedono temperature superiori a 1200°C (come alcuni processi specializzati di ossidazione a film spesso, fabbricazione di dispositivi SiC o processi di riempimento di trincee profonde), le barche SiC sono una scelta insostituibile.

Applicazioni diBarche in carburo di silicio

Produzione di semiconduttori

Nei processi ad alta temperatura di produzione di chip, come l'ossidazione, la diffusione, la deposizione chimica da fase vapore (CVD) e l'impianto di ioni, le barchette in carburo di silicio vengono utilizzate per supportare i wafer di silicio, garantendo la loro planarità alle alte temperature e prevenendo il disallineamento del reticolo o la deformazione causata dallo stress termico, garantendo così precisione e prestazioni del chip.

Industria fotovoltaica

Ceramica al carburo di siliciopossiedono eccellente resistenza meccanica, stabilità termica, resistenza alle alte temperature, resistenza all'ossidazione, resistenza allo shock termico e resistenza alla corrosione chimica, rendendoli ampiamente utilizzati in campi popolari come metallurgia, macchinari, nuove energie e materiali chimici da costruzione. Le loro prestazioni sono sufficienti anche per i processi termici nella produzione fotovoltaica, come la diffusione, LPCVD (deposizione chimica da vapore a bassa pressione) e PECVD (deposizione chimica da vapore al plasma) per le celle TOPcon. Rispetto ai tradizionali materiali al quarzo, i materiali ceramici al carburo di silicio utilizzati per realizzare supporti per imbarcazioni, piccole imbarcazioni e prodotti tubolari offrono maggiore resistenza, migliore stabilità termica e nessuna deformazione alle alte temperature. Inoltre, la loro durata è più di cinque volte superiore a quella del quarzo, riducendo significativamente i costi operativi e le perdite di energia dovute ai tempi di inattività per manutenzione. Ciò si traduce in un chiaro vantaggio in termini di costi e le materie prime sono ampiamente disponibili.

Semiconduttori di terza generazione

Nella camera di reazione di deposizione chimica in fase vapore metallo-organica (MOCVD), le barchette in carburo di silicio vengono utilizzate per supportare substrati di zaffiro, resistere ad ambienti con gas corrosivi come l'ammoniaca (NH3), supportare la crescita epitassiale di materiali semiconduttori di terza generazione come il nitruro di gallio (GaN) e migliorare l'efficienza luminosa e le prestazioni dei chip LED. Nella crescita di cristalli singoli di carburo di silicio, le barchette di carburo di silicio fungono da supporti di cristalli di seme nei forni di crescita di cristalli singoli di carburo di silicio, resistendo all'ambiente corrosivo ad alta temperatura del silicio fuso, fornendo un supporto stabile per la crescita di cristalli singoli di carburo di silicio e promuovendo la preparazione di cristalli singoli di carburo di silicio di alta qualità.

Tendenze di sviluppo delle imbarcazioni con wafer in carburo di silicio

In termini di mercato, secondo i dati SEMI, la dimensione globale del mercato dei wafer boat è di circa 1,4 miliardi di dollari nel 2025 e si prevede che raggiungerà 1,8 miliardi di dollari entro il 2028. Supponendo un tasso di penetrazione del carburo di silicio del 20% e una quota di mercato di un terzo in Cina (dati della China Semiconductor Industry Association), la dimensione del mercato cinese sarebbe rispettivamente di 672 milioni di dollari e 864 milioni di dollari.

Tecnologicamente, il carburo di silicio ha un coefficiente di dilatazione termica più elevato rispetto al quarzo, rendendolo più soggetto a fessurazioni nelle applicazioni. Pertanto, nella produzione viene promossa la tecnologia di stampaggio integrata per ridurre le cuciture e ridurre il rischio di dispersione di particelle. Inoltre, l'ottimizzazione del design della scanalatura dei denti della barca per wafer, combinata con le tecnologie di lavorazione a cinque assi e di taglio del filo, garantisce la precisione e la fluidità della movimentazione dei wafer.

Semicorex offre alta qualitàBarche con wafer in carburo di silicio. Se hai domande o hai bisogno di ulteriori dettagli, non esitare a contattarci.

Telefono di contatto n. +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com