قوارب رقاقة كربيد السيليكون: "الحراس غير المرئيين للرقائق" في أشباه الموصلات

في صناعة أشباه الموصلات، تتضمن الأكسدة وضع الرقاقة في بيئة ذات درجة حرارة عالية حيث يتدفق الأكسجين عبر سطح الرقاقة لتشكيل طبقة أكسيد. وهذا يحمي الرقاقة من الشوائب الكيميائية، ويمنع تسرب التيار من دخول الدوائر، ويمنع الانتشار أثناء زرع الأيونات، ويمنع انزلاق الرقاقة أثناء التنميش، مما يشكل طبقة واقية على سطح الرقاقة. المعدات المستخدمة في هذه الخطوة هي فرن الأكسدة. تشتمل المكونات الرئيسية داخل غرفة التفاعل على قارب الرقاقة، والقاعدة، وأنابيب بطانة الفرن، وأنابيب الفرن الداخلية، وحواجز العزل الحراري. ونظرًا لارتفاع درجة حرارة التشغيل، فإن متطلبات الأداء للمكونات داخل غرفة التفاعل مرتفعة أيضًا.

يتم استخدام قارب الويفر كحامل لنقل ومعالجة الويفر. يجب أن تمتلك مزايا مثل التكامل العالي، الموثوقية العالية، الخصائص المضادة للكهرباء الساكنة، مقاومة درجات الحرارة العالية، مقاومة التآكل، مقاومة التشوه، الاستقرار الجيد، وعمر الخدمة الطويل. نظرًا لأن درجة حرارة أكسدة الرقاقة تتراوح تقريبًا بين 800 درجة مئوية و1300 درجة مئوية، ومتطلبات محتوى الشوائب المعدنية في البيئة صارمة للغاية، فإن المكونات الرئيسية مثل قارب الرقاقة يجب ألا تتمتع فقط بخصائص حرارية وميكانيكية وكيميائية ممتازة، ولكن أيضًا تحتوي على محتوى شوائب معدنية منخفضة للغاية.

بناءً على الركيزة، يمكن تصنيف قوارب الرقاقة على أنها قوارب كريستال كوارتز،سيراميك كربيد السيليكونقوارب الويفر، وما إلى ذلك. ومع ذلك، مع تقدم عقد المعالجة أقل من 7 نانومتر وتوسيع نوافذ المعالجة ذات درجة الحرارة العالية، أصبحت قوارب الكوارتز التقليدية غير كافية تدريجيًا من حيث الاستقرار الحراري والتحكم في الجسيمات وإدارة العمر. تحل قوارب كربيد السيليكون (قوارب SiC) محل حلول الكوارتز التقليدية تدريجيًا.

لماذاكربيد السيليكون?

1. استقرار درجات الحرارة العالية

الاستقرار في درجات الحرارة العالية هو الميزة الأبرز لقوارب SiC. إنها لا تظهر فعليًا أي تشوه أو ترهل حتى في درجات الحرارة المرتفعة للغاية (> 1300 درجة مئوية)، مما يحافظ على تحديد موضع فتحة الرقاقة بدقة على مدى فترات طويلة.

2. عمر طويل للغاية

يتميز القارب الواحد بقدرة تحمل عالية، وقادرة على دعم عشرات إلى مئات من الرقائق مقاس 12 بوصة في وقت واحد. بالمقارنة مع قوارب الكوارتز التقليدية، توفر قوارب SiC متوسط ​​عمر أطول بـ 5-10 مرات، مما يقلل من تكرار تغيير المعدات والتكلفة الإجمالية للملكية.

3. سطح نظيف وتلوث منخفض للغاية

نقاء المواد العالي ومحتوى الشوائب المعدنية المنخفض للغاية يمنع التلوث الثانوي لرقائق السيليكون. التحكم الممتاز في خشونة السطح، مع Ra أقل من 0.1μm، يمنع تساقط الجسيمات ويلبي متطلبات النظافة للعمليات المتقدمة.

4. مناسبة لعمليات درجة الحرارة العالية جدًا

بالنسبة للعمليات التي تتطلب درجات حرارة أعلى من 1200 درجة مئوية (مثل بعض عمليات أكسدة الأغشية السميكة المتخصصة، أو تصنيع أجهزة SiC، أو عمليات ملء الخنادق العميقة)، تعد قوارب SiC خيارًا لا يمكن استبداله.

تطبيقاتقوارب كربيد السيليكون

تصنيع أشباه الموصلات

في العمليات ذات درجات الحرارة العالية لتصنيع الرقائق، مثل الأكسدة، والانتشار، وترسيب البخار الكيميائي (CVD)، وزرع الأيونات، يتم استخدام قوارب كربيد السيليكون لدعم رقائق السيليكون، مما يضمن تسطيحها عند درجات حرارة عالية ومنع اختلال الشبكة أو التشوه الناجم عن الإجهاد الحراري، وبالتالي ضمان دقة الرقاقة والأداء.

الصناعة الكهروضوئية

سيراميك كربيد السيليكونتمتلك قوة ميكانيكية ممتازة، وثبات حراري، ومقاومة درجات الحرارة العالية، ومقاومة الأكسدة، ومقاومة الصدمات الحرارية، ومقاومة التآكل الكيميائي، مما يجعلها مستخدمة على نطاق واسع في المجالات الشائعة مثل المعادن والآلات والطاقة الجديدة والمواد الكيميائية لمواد البناء. أداءها كافٍ أيضًا للعمليات الحرارية في التصنيع الكهروضوئي، مثل الانتشار، LPCVD (ترسيب البخار الكيميائي منخفض الضغط)، وPECVD (ترسيب البخار الكيميائي للبلازما) لخلايا TOPcon. بالمقارنة مع مواد الكوارتز التقليدية، فإن مواد سيراميك كربيد السيليكون المستخدمة لصنع دعامات القوارب والقوارب الصغيرة والمنتجات الأنبوبية توفر قوة أعلى واستقرارًا حراريًا أفضل ولا تشوه تحت درجات الحرارة العالية. ويبلغ عمرها أيضًا أكثر من خمسة أضعاف عمر الكوارتز، مما يقلل بشكل كبير من تكاليف التشغيل وفقدان الطاقة بسبب توقف الصيانة. وينتج عن ذلك ميزة واضحة من حيث التكلفة، كما أن المواد الخام متاحة على نطاق واسع.

أشباه الموصلات من الجيل الثالث

في غرفة تفاعل ترسيب البخار الكيميائي المعدني العضوي (MOCVD)، تُستخدم قوارب كربيد السيليكون لدعم ركائز الياقوت، وتحمل بيئات الغاز المسببة للتآكل مثل الأمونيا (NH3)، ودعم النمو الفوقي لمواد أشباه الموصلات من الجيل الثالث مثل نيتريد الغاليوم (GaN)، وتحسين كفاءة الإضاءة وأداء رقائق LED. في نمو بلورة واحدة من كربيد السيليكون، تعمل قوارب كربيد السيليكون كدعامات كريستالية للبذور في أفران نمو بلورة واحدة من كربيد السيليكون، وتتحمل البيئة المسببة للتآكل ذات درجة الحرارة العالية للسيليكون المنصهر، مما يوفر دعمًا ثابتًا لنمو بلورات كربيد السيليكون المفردة، وتعزيز إعداد بلورات كربيد السيليكون المفردة عالية الجودة.

اتجاهات تطوير قوارب رقاقة كربيد السيليكون

فيما يتعلق بالسوق، وفقًا لبيانات SEMI، يبلغ حجم سوق قوارب الرقاقة العالمية حوالي 1.4 مليار دولار أمريكي في عام 2025 ومن المتوقع أن يصل إلى 1.8 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2028. وبافتراض معدل تغلغل كربيد السيليكون بنسبة 20٪ وحصة سوقية تبلغ الثلث في الصين (بيانات من جمعية صناعة أشباه الموصلات الصينية)، سيبلغ حجم السوق الصينية 672 مليون دولار أمريكي و864 مليون دولار أمريكي على التوالي.

من الناحية التكنولوجية، يتمتع كربيد السيليكون بمعامل تمدد حراري أعلى من الكوارتز، مما يجعله أكثر عرضة للتشقق في التطبيقات. ولذلك، يتم الترويج لتكنولوجيا القولبة المتكاملة في التصنيع لتقليل اللحامات وتقليل خطر تساقط الجسيمات. علاوة على ذلك، فإن تحسين تصميم أخدود أسنان قارب الرقاقة، جنبًا إلى جنب مع التصنيع بخمسة محاور وتقنيات قطع الأسلاك، يضمن دقة وسلاسة التعامل مع الرقاقة.

تقدم Semicorex جودة عاليةقوارب رقاقة كربيد السيليكون. إذا كانت لديك أي استفسارات أو كنت بحاجة إلى تفاصيل إضافية، فلا تتردد في الاتصال بنا.

هاتف الاتصال رقم +86-13567891907

البريد الإلكتروني: sales@semicorex.com