Silicon Carbide Wafer Boats : les « gardiens invisibles des wafers » dans les semi-conducteurs

Dans la fabrication de semi-conducteurs, l'oxydation consiste à placer la tranche dans un environnement à haute température où l'oxygène circule à travers la surface de la tranche pour former une couche d'oxyde. Cela protège la tranche des impuretés chimiques, empêche le courant de fuite de pénétrer dans les circuits, empêche la diffusion pendant l'implantation ionique et empêche le glissement de la tranche pendant la gravure, formant ainsi un film protecteur sur la surface de la tranche. L'équipement utilisé dans cette étape est un four d'oxydation. Les principaux composants de la chambre de réaction comprennent un bateau à plaquettes, une base, des tubes de revêtement du four, des tubes intérieurs du four et des déflecteurs d'isolation thermique. En raison de la température de fonctionnement élevée, les exigences de performance pour les composants situés dans la chambre de réaction sont également élevées.

Le bateau à plaquettes est utilisé comme support pour le transport et le traitement des plaquettes. Il doit posséder des avantages tels qu'une intégration élevée, une fiabilité élevée, des propriétés antistatiques, une résistance aux températures élevées, une résistance à l'usure, une résistance à la déformation, une bonne stabilité et une longue durée de vie. Étant donné que la température d'oxydation des tranches se situe approximativement entre 800 ℃ et 1 300 ℃ et que les exigences relatives à la teneur en impuretés métalliques dans l'environnement sont extrêmement strictes, les composants clés tels que le bateau à tranches doivent non seulement avoir d'excellentes propriétés thermiques, mécaniques et chimiques, mais également avoir une teneur en impuretés métalliques extrêmement faible.

En fonction du substrat, les bateaux à plaquettes peuvent être classés comme bateaux à cristal de quartz,céramique de carbure de siliciumbateaux à plaquettes, etc. Cependant, avec l'avancement des nœuds de processus en dessous de 7 nm et l'expansion des fenêtres de traitement à haute température, les bateaux à quartz traditionnels deviennent progressivement inadéquats en termes de stabilité thermique, de contrôle des particules et de gestion de la durée de vie. Les bateaux en carbure de silicium (bateaux SiC) remplacent progressivement les solutions traditionnelles en quartz.

PourquoiCarbure de silicium?

1. Stabilité à haute température

La stabilité à haute température est l’avantage le plus important des bateaux SiC. Ils ne présentent pratiquement aucune déformation ni affaissement, même à des températures extrêmement élevées (> 1 300 °C), conservant ainsi un positionnement précis des fentes de tranche sur des périodes prolongées.

2. Durée de vie ultra longue

Un seul bateau possède une capacité de charge élevée, capable de supporter simultanément des dizaines, voire des centaines de plaquettes de 12 pouces. Par rapport aux bateaux en quartz traditionnels, les bateaux SiC offrent une durée de vie moyenne 5 à 10 fois plus longue, réduisant ainsi la fréquence de changement d'équipement et le coût total de possession.

3. Surface propre et contamination extrêmement faible

La pureté élevée du matériau et la teneur extrêmement faible en impuretés métalliques empêchent la contamination secondaire des tranches de silicium. Un excellent contrôle de la rugosité de surface, avec un Ra inférieur à 0,1 μm, supprime la perte de particules et répond aux exigences de propreté des processus avancés.

4. Convient aux processus à très haute température

Pour les processus nécessitant des températures supérieures à 1 200 °C (tels que certains processus spécialisés d'oxydation de couches épaisses, la fabrication de dispositifs SiC ou les processus de remplissage de tranchées profondes), les bateaux SiC sont un choix irremplaçable.

Applications deBateaux en carbure de silicium

Fabrication de semi-conducteurs

Dans les processus à haute température de fabrication de puces, tels que l'oxydation, la diffusion, le dépôt chimique en phase vapeur (CVD) et l'implantation ionique, des nacelles en carbure de silicium sont utilisées pour soutenir les tranches de silicium, garantissant leur planéité à haute température et empêchant le désalignement ou la déformation du réseau provoqué par une contrainte thermique, garantissant ainsi la précision et les performances des puces.

Industrie photovoltaïque

Céramiques de carbure de siliciumpossèdent une excellente résistance mécanique, stabilité thermique, résistance aux hautes températures, résistance à l'oxydation, résistance aux chocs thermiques et résistance à la corrosion chimique, ce qui les rend largement utilisés dans des domaines populaires tels que la métallurgie, les machines, les nouvelles énergies et les matériaux de construction chimiques. Leurs performances sont également suffisantes pour les processus thermiques de fabrication photovoltaïque, tels que la diffusion, le LPCVD (dépôt chimique en phase vapeur à basse pression) et le PECVD (dépôt chimique en phase vapeur au plasma) pour les cellules TOPcon. Par rapport aux matériaux à base de quartz traditionnels, les matériaux céramiques au carbure de silicium utilisés pour fabriquer des supports de bateaux, des petits bateaux et des produits tubulaires offrent une résistance supérieure, une meilleure stabilité thermique et aucune déformation à haute température. Leur durée de vie est également plus de cinq fois supérieure à celle du quartz, réduisant considérablement les coûts d’exploitation et les pertes d’énergie dues aux temps d’arrêt pour maintenance. Il en résulte un net avantage en termes de coûts et les matières premières sont largement disponibles.

Semi-conducteurs de troisième génération

Dans la chambre de réaction de dépôt chimique en phase vapeur organométallique (MOCVD), des nacelles en carbure de silicium sont utilisées pour soutenir les substrats en saphir, résistant aux environnements gazeux corrosifs tels que l'ammoniac (NH3), favorisant la croissance épitaxiale de matériaux semi-conducteurs de troisième génération tels que le nitrure de gallium (GaN) et améliorant l'efficacité lumineuse et les performances des puces LED. Dans la croissance monocristalline de carbure de silicium, les bateaux en carbure de silicium servent de supports de germes de cristal dans les fours de croissance monocristalline de carbure de silicium, résistant à l'environnement corrosif à haute température du silicium fondu, fournissant un support stable pour la croissance des monocristaux de carbure de silicium et favorisant la préparation de monocristaux de carbure de silicium de haute qualité.

Tendances de développement de bateaux à plaquettes en carbure de silicium

En termes de marché, selon les données de SEMI, la taille du marché mondial des bateaux à plaquettes s'élève à environ 1,4 milliard de dollars américains en 2025 et devrait atteindre 1,8 milliard de dollars américains d'ici 2028. En supposant un taux de pénétration du carbure de silicium de 20 % et une part de marché d'un tiers en Chine (données de la China Semiconductor Industry Association), la taille du marché chinois serait respectivement de 672 millions de dollars américains et de 864 millions de dollars américains.

Technologiquement, le carbure de silicium a un coefficient de dilatation thermique plus élevé que le quartz, ce qui le rend plus sujet aux fissures lors des applications. Par conséquent, la technologie de moulage intégrée est encouragée dans la fabrication pour réduire les coutures et réduire le risque de perte de particules. De plus, l'optimisation de la conception des rainures dentées du bateau à plaquettes, combinée aux technologies d'usinage sur cinq axes et de coupe par fil, garantit la précision et la douceur de la manipulation des plaquettes.

Semicorex offre des produits de haute qualitéBateaux à plaquettes en carbure de silicium. Si vous avez des questions ou avez besoin de détails supplémentaires, n'hésitez pas à nous contacter.

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