Од 4-инчи до 8-инчи: Деценија на раст на SiC полупроводници

Во 2013 година, индустријата праша дали силициум карбидот воопшто може да се комерцијализира. Десет години подоцна, SiC ги напојува ЕВ и обновливите извори на енергија - а вистинската конкуренција се префрли на приносот на материјалите, опремата и производството. За една деценија, наполитанките SiC пораснаа од 4-инчи на 8-инчи, бидејќи опремата за епитаксија напредуваше во чекор. Надвор од самата обланда, CVD SiC премазите, цврстите CVD SiC и TaC облогите сега обезбедуваат сигурност да работи опремата на висока температура и отпорна на корозија. VETEK Semiconductor ги обезбедува сите три решенија за материјали за производство на скалирано SiC.

Деценија на трансформација на SiC: од лабораториски материјал до полупроводник на мејнстрим моќност

SiC се пресели од ветувачки лабораториски материјал во 2013 година до мејнстрим технологија која ги поткрепува ЕВ, електроника на електрична енергија и конверзија на енергија денес - и фокусот на индустријата се префрли од докажување на технологијата кон совладување на производството во обем.

Табелата подолу резимира како се променија приоритетите на индустријата SiC во текот на изминатата деценија.

2013 наспроти денес: Како се смени фокусот на SiC индустријата

Главниот предизвик на комерцијализацијата на SiC: технологија на епитаксија

Опремата за епитаксии отсекогаш била техничко тесно грло за комерцијализација на SiC - напредокот на индустријата може да се следи директно преку еволуцијата на епитаксичните реактори, од раните 6-инчни платформи до денешните автоматизирани системи од 150 mm/200 mm.

Во 2013 година, комерцијализацијата на SiC се забрзуваше, а производителите на опрема се натпреваруваа првенствено околу способноста за епитаксичност на SiC од 6 инчи (150 мм). Semiconductor Today извести за неколку репрезентативни системи во тоа време:

Претставник SiC Epitaxy Equipment, 2013 година

Овие рани системи беа дизајнирани да решат четири проблеми: постигнување 6-инчна епитаксија на SiC, подобрување на униформноста на епитаксијалниот слој, намалување на густината на дефектот и задоволување на потребите за рана комерцијализација на уредите за напојување.

Како што се усвојуваше EV, инфраструктурата за полнење ЕВ, системите за складирање на соларна енергија и пазарите на индустриска енергија брзо се проширија, побарувачката за уредите SiC соодветно растеше - а опремата за епитаксија еволуираше од платформи за истражување и развој од мала серија во системи од следната генерација изградени за производство од големи размери. Денешните репрезентативни платформи вклучуваат:

Претставник на SiC Epitaxy Equipment, денес

Од 4-инчи до 8-инчи: како скалирањето на нафора ги намалува трошоците и го зголемува излезот

Секој чекор погоре во дијаметарот на нафората SiC - од 4-инчи на 6-инчи, а сега кон 8-инчи - постои за да се зголеми производството по нафора и да се пониски трошоците за производство, а индустријата сега е во средината на транзицијата од 6-инчи во 8-инчи.

Во 2013 година, SiC индустријата се залагаше да се пресели од 4-инчни на 6-инчни обланди. Компаниите како Cree, Dow Corning, Showa Denko и Norstel ги прошируваа своите 6-инчни SiC подлога и капацитет за епитаксичност во тоа време. Целта на преминување кон поголеми обланди беше јасна: зголемување на производството по обланда, пониски трошоци за производство и подобрување на приспособливоста на целата индустрија.

По повеќе од една деценија, истата логика сега ја води промената од 6-инчи на 8-инчи. GlobalWafers, третиот по големина производител на силиконски нафора во светот, изјави дека производството на нафора од 8 инчи SiC ширум индустријата ќе се забрза нагло во текот на 2025-2026 година - транзиција што се сметаше за нереална само две години порано (GlobalWafers, 2023). Onsemi и Resonac, исто така, ја таргетираа 2025 година за квалификување и зголемување на 8-инчните SiC подлоги и епитаксијалните наполитанки (Compound Semiconductor News, 2024).

Што се менува кога SiC обландите стануваат поголеми

Како што се зголемуваат барањата за дијаметар и квалитет на нафората, материјалите и компонентите на опремата што се користат во текот на производниот процес станаа исто толку одлучувачки за напредокот на SiC како и самите обланди.

Надвор од нафора: Зошто компонентите на опремата се важни колку и SiC чиповите

SiC обландите, MOSFET-овите и модулите за напојување привлекуваат најголем дел од вниманието, но компонентите на опремата во реакторите за епитаксии и кристали се соочуваат со подеднакво екстремни услови - а традиционалниот графит сам повеќе не е доволен за да ги задоволи денешните барања.

Дискусиите за SiC индустријата имаат тенденција да се фокусираат на три работи: SiC обланди, SiC MOSFET и модули за напојување. Во пракса, компонентите на опремата што се користат за нивно производство се исто толку важни. Внатре во епитаксичните реактори, печките за раст на кристалите и другите процеси на полупроводници со висока температура, внатрешните компоненти мора да издржат:

• Околини со ултра високи температури

• Корозивни процесни гасови како што се H2 и HCl

• Строги барања за чистота за да се избегне загадување на нафората

Традиционалниот графит нуди силни термички перформанси, но со продолжена употреба тој е подложен на корозија на површината, создавање честички и скратен работен век - сето тоа директно го загрозува приносот на нафората и конзистентноста на процесот. Ова е јазот во кој технологијата за обложување CVD SiC сè повеќе навлегува да ја затвори.

CVD SiC облога: Технологијата зад сигурната опрема со висока температура

SiC епитаксијата и SiC облогата се две различни технологии кои служат за различни цели - епитаксијата го прави самиот полупроводнички материјал, додека CVD SiC облогата ја штити опремата што го произведува.

SiC епитаксијата се користи за производство на полупроводнички материјал. Спротивно на тоа, облогата SiC CVD се применува првенствено на критичните внатрешни компоненти на полупроводничката опрема, за да се подобри нивната отпорност на висока температура и корозија.

SiC епитаксија наспроти SiC обложување: две различни технологии 

Како функционира композитот графит + SiC

Компонентите од графит обложени со CVD SiC сега се широко користени во опремата за епитаксии на SiC, опремата MOCVD, опремата за ЛЕД епитаксичност и опремата за термички третман RTP/RTA. Депонирањето на густ слој SiC на графит со висока чистота ги комбинира јачините на двата материјали:

Зошто графитот + SiC работи како композит

Напредни решенија за материјали SiC на VETEK Semiconductor

Додека полупроводниците од третата генерација продолжуваат да се зголемуваат, VETEK Semiconductor обезбедува три дополнителни решенија за материјали - CVD SiC обложен графит, Solid CVD SiC и TaC премази - дизајнирани за специфичните термички и хемиски барања на опремата за производство на SiC.

CVD SiC обложени графитни компоненти

Компонентите на графит обложени со CVD SiC на VETEK се користат во SiC Epitaxy Susceptors, MOCVD носачи, носачи на нафора, компоненти полумесечина и термички компоненти за полупроводници.

• SiC облога со висока чистота

• Одлична топлинска униформност

• Стабилност на високи температури

• Силна отпорност на корозија

VETEK CVD SiC обложени графитни компоненти за SiC епитаксии, MOCVD и термички апликации со полупроводници.

Цврсти CVD SiC компоненти

За напредни процеси на офорт и високи температури, Solid CVD SiC обезбедува повисок степен на перформанси на материјалот. Вообичаените апликации вклучуваат Фокус прстени, RTP/EPI компоненти и плазма процесни компоненти.

• Густа, непорозна структура

• Екстремно ниско создавање на честички

• Одлична отпорност на плазма

• Долг работен век

Цврсти CVD SiC фокус прстени и плазмапроцесни компоненти за напредни etch и RTP/EPI апликации.

TaC решенија за обложување

Како што температурите на растот на кристалите на SiC продолжуваат да растат, облогите од тантал карбид (TaC) станаа важен материјал за термалните полиња со ултра високи температури. TaC нуди повисока температурна стабилност, одлична отпорност на оксидација и извонредна хемиска стабилност - прилагодена на опремата за раст на SiC кристали, компоненти на термално поле со висока температура и средини за производство на полупроводници од трета генерација.

Компоненти за топла зона обложени со TaC, дизајнирани за раст на кристалите на SiC на ултра високи температури.

Заедно, овие три производни линии се справуваат со различните термички и хемиски барања кои се наоѓаат низ синџирот на производство на SiC:

Трите решенија за материјали SiC на VETEK на прв поглед

Најчесто поставувани прашања

1. Која е разликата помеѓу SiC епитаксијата и SiC облогата?

SiC епитаксијата расте кристален слој од силициум карбид за да направи полупроводнички наполитанки и уреди. SiC облогата (CVD SiC) депонира тенок, густ слој SiC на графит или други подлоги за да ги заштити компонентите на опремата од топлина и корозија. Тие служат за различни цели во ист синџир на производство.

2. Зошто графитот се премачкува со SiC наместо да се користи сам?

Голиот графит има одлична топлинска спроводливост и стабилност, но кородира и генерира честички кога е изложен на високи температури и гасови како H2 и HCl со текот на времето. Густата CVD SiC облога додава цврстина, хемиска отпорност и стабилност на високи температури, додека ги зачувува топлинските перформанси на графитот.

3. За што се користи Solid CVD SiC?

Цврстата CVD SiC е целосно густ, непорозен материјал од силициум карбид кој се користи во напредни процеси на офорт и високи температури, вклучувајќи прстени за фокусирање, компоненти RTP/EPI и делови од процесот на плазма - апликации кои бараат екстремно ниско генерирање на честички и долг работен век.

4. Зошто на растот на SiC кристалите му се потребни TaC облоги?

Како што процесите на раст на кристалите на SiC се притискаат кон повисоки температури, на компонентите во топла зона им требаат материјали кои се отпорни на оксидација и остануваат хемиски стабилни под екстремна топлина. TaC облогите нудат повисока температурна стабилност отколку само графитот, што ги прави добро прилагодени за печки за раст на SiC кристали и компоненти на термичко поле со висока температура.

5. Зошто индустријата се движи од 6-инчни на 8-инчни SiC наполитанки?

Поголемите наполитанки го зголемуваат бројот на матрици по обланда, што ги намалува трошоците за производство по чип и ја подобрува приспособливоста. Производителите на обланди и производителите на чипови сега се квалификуваат 8-инчни SiC подлоги и епитаксијални наполитанки за да ја задоволат растечката побарувачка од електричните возила, обновливите извори на енергија и електрониката за индустриска енергија.

Резиме: SiC Manufacturing влезе во ерата на конкуренција на способности за процеси

Дефинитивното прашање на SiC индустријата се промени - од тоа дали материјалот може да се комерцијализира, до тоа колку ефикасно, чисто и доследно може да се произведува во обем.

Во 2013 година, централното прашање на индустријата беше дали SiC воопшто може да се комерцијализира. Денес, повеќе од една деценија подоцна, тоа прашање стана: како може SiC производите да се произведуваат со поголема ефикасност, помалку дефекти и поголема стабилност?

Како што индустријата на SiC продолжува да се шири, поголемите дијаметри на нафора, надградената технологија на епитаксијата и оптимизираната производствена опрема остануваат основни насоки на развојот на индустријата. Во исто време, CVD SiC облогите со висока чистота, цврстите CVD SiC и TaC материјалите стануваат клучни технологии за обезбедување стабилност на производството на полупроводници.

VETEK Semiconductor останува фокусиран на напредни полупроводнички материјали, обезбедувајќи сигурни материјални решенија за SiC епитаксија, раст на кристали и производство на полупроводници на високи температури - поддржувајќи ја следната генерација на полупроводничка индустрија.

За VETEK Semiconductor

VETEK Semiconductor дизајнира и произведува CVD SiC обложен графит, Цврсти CVD SiC и TaC компоненти за обложување за SiC епитаксии, MOCVD, раст на кристали и полупроводничка опрема со висока температура. Оваа статија е подготвена од тимот за инженерство за материјали на VETEK, потпирајќи се на извештаите од индустријата од Semiconductor Today и тековната анализа на пазарот на нафора за SiC, и го одразува директното искуство на VETEK во снабдувањето со компоненти во производните линии на SiC.

Референцирани извори: Semiconductor Today (2013 индустриска карактеристика); Јавни изјави на GlobalWafers (2023); Вести за сложени полупроводници (2024); Анализа на цената на нафората на Patsnap Eureka SiC (2025). Бројките и спецификациите на опремата за производите на ВЕТЕК се засноваат на внатрешна документација за производот.