半导体碳化硅是什么,碳化硅半导体芯片
chanong
|从SiC衬底、外延、芯片到模块,单晶、切割抛光、外延、离子注入、热处理等都需要重要设备。随着整个市场的积极发展,我们正在进入一个对设备高需求的时代。机会。 1、SiC单晶生长设备SiC PVT生长设备是国产化程度较高的设备,但其存在生长SiC晶体难度大、重复性低、生长良率低、晶体生长工艺差异大、设备复杂程度高等问题。定制。未来的设备技术将朝着自动化、工艺重复性高、提高晶体生长良率和厚度、8小时内生长大直径晶体的方向发展。国内第三方设备供应商主要有北方华创、恒普科技、科友半导体、中国电子技术二院、优精科技、晶盛装备、兰鲸光电、联成数控、力冠微电子等,海外供应商主要有新技研、艾蒙特、PVA Tepla、美国CVD设备等SiC PVT晶体生长炉根据加热方式分为感应式和电阻式,有的公司开发出了一炉多晶锭的晶体生长设备。感应加热法是日本及海外生长SiC晶体的主流工艺,电阻法也将成为未来生长SiC大晶体的主流工艺之一。根据装机台数估算,有日本PVT感应炉设施约占90%,电阻炉占比不到10%。
添加图像评论。 140字以内(可选) 为了解决诱导长晶炉“长得更大、长得更厚、长得更快”的问题,恒普科技倾力打造,推出了一套。 2022年推出具有多种创新技术的一体化8英寸双线圈感应晶体生长炉。该装置利用“准轴径分离”技术解决了双线圈石墨坩埚上下温度无法分离的问题,适应了更多客户的使用**惯。同时,恒普科技还开发了内外分离的测温方法,可以有效减少晶体缺陷和晶体之间的差异。此外,压力稳定性是影响晶体生长的另一个重要参数。恒普科技研发的压力传感器、控制阀及配套自适应算法,可将压力稳定控制在0.3Pa以内(设定压力100-500Pa)。在生长6-8英寸SiC晶体方面,电阻加热设备是更先进的PVT晶体生长平台。目前,11-VI 和Tony Electronics 等公司正在使用电阻式PVT 系统生长6 至8 英寸SiC 单晶。恒普科技推出全新石墨加热SiC晶体生长技术平台,其核心工艺包括“轴径分离”和“一次传质”新工艺。实施“轴径分离”是主动调节籽晶径向区域的区域温度,轴向温度通过材料区域的热场调节区域温度;“一次传质”工艺全新设计坩埚采用多孔石墨筒,原料置于坩埚壁与多孔石墨管之间,整个坩埚加深,同时坩埚直径增大,填充量提高的同时原料的蒸发面积增加了,解决了原料上部因重结晶而升华生成晶体的问题,缺陷问题也得到了解决,SiC晶径的效率也得到了显着提高。扩张。此外,恒普科技还升级了一套电阻炉晶体生长解决方案,现已实现碳化钽涂层、多孔石墨晶体生长等重要辅助材料的研发,达到世界主流水平。同时,恒普科技持续进行基础晶体生长研究和实验,积累了大量基础晶体生长数据,并为客户提供技术支持。面向未来的晶体生长工艺。科友半导体还向行业提供8英寸SiC晶体生长炉及配套设备和工艺技术服务,并拥有一系列自主知识产权。晶体生长辅助设备包括难熔金属沉积炉、籽晶涂覆设备和原材料。预晶精炼炉、晶体退火炉等设备备品备件国产化率达到99%以上,设备成本低,工厂配套要求低,晶体生长快,性能稳定,耐热性好。高,有优势。现场复用率。其中,晶体生长炉设备通过自动控制程序,采用自主设计的热场结构,并利用配套的蒸发石墨结构件和预处理净化的铸锭,应用优化的工艺条件,实现晶体的稳定可控生长。该条件可大幅提高晶体厚度和晶体质量,有效降低晶体制备成本,帮助企业提高效率。 2、SiC衬底加工设备SiC晶锭生长后,进入切割、研磨(减薄)、抛光(机械抛光)、超精密抛光(化学机械抛光)等衬底加工环节。衬底加工的难点传统的硅基加工方法不适合SiC衬底,因为SiC材料硬、脆且化学性质稳定。 SiC铸锭切割设备考虑到SiC铸锭硬度高、脆性大等困难,行业内开发了多种切割技术,但现阶段砂浆线切割和金刚石线切割是主流。
添加图像评论。 140字以内(可选) 海外主要多线切割设备制造商包括日本Takatori、瑞士Meryer Burger、PSS集团、ACCRETECH、HCT公司、NTC公司、日本安永、日本DryChemicals等都会出现。国内主要厂家有中国电子技术研究院第四十五所、上海计算机数控、湖南宇精、苏州豪瑞特、高车股份、力凯数控等。虽然激光切割在行业中前景广阔,特别是在解决8英寸SiC铸锭切割方面具有较高的技术价值,但目前尚未在SiC衬底制备的生产线上得到广泛应用。国外公司有日本Disco和Siltectra(英飞凌)。收购)和Halo Industries USA。国内企业有电科二院、圣光硅所、大族激光、西湖仪器、台湾睿科等。天岳先进、华为、松山湖材料实验室等机构也发布了相关专利。 SiC衬底减薄磨削设备通常用于减薄SiC衬底和SiC晶片,但由于SiC材料硬度较高,因此需要使用特殊的磨削液,并且设备必须进行相应的调整,调整也是必要的。 SiC磨床的主要技术难点在于精确测量和控制高硬度材料的减薄厚度、磨削后晶圆表面损伤层、微裂纹、残余应力的出现,且晶圆越薄,翘曲程度越大。到硅片上,就会出现翘曲现象。例如运输薄晶圆时的碎片问题。 SiC研磨抛光设备分为粗磨设备和精磨设备,粗磨基本上可以用国产设备进行处理,但精磨设备主要是从国外公司购买的,这些公司的设备,减少了工艺的使用和维护成本制造商。
添加图像评论。 140字以内(可选)国外主要SiC磨削设备厂家有日本不二越、英国罗技、日本Disco、Logitech、NTS、Sdeborg、Revasum、创基、Acretech、TOSEI、OKAmoto、Engis、Revasum、Speedfam等。施瓦陈等国内主要厂家有北京森永光光电、特斯迪、湖南宇晶、苏州浩锐、环宇数控、博宏源、浙江森永光光电、鑫辉装备、深圳东荣、台湾全鑫精密、浙江等。名字是正确的。北京中电科技目前在售四款支持8小时SiC的减薄设备:WG-1210、WG-230、WG-1250、WG-1261(全自动型号),均已安装完毕。环境污染少,操作简便,处理效率高。例如,WG-1210主要用于加工锭的顶部,可以替代传统的平面磨床工艺,仅需30分钟即可去除1000m的材料;WG-1250是一款2轴3工位的机器,可同时实现6-8英寸SiC晶锭晶圆的精磨和粗磨。另外,北京中电科减薄机核心技术指标取得重大进展,6/8英寸SiC减薄后厚度均匀性为TTVs 2um(晶圆)/TTVs 3um(翘曲度(WARP)30um(铸锭)、翘曲度(WARP) ) 30um(晶圆)、TTVs 3um(锭)、翘曲(WARP)30um(晶圆)、TTVs 3um(锭)。表面曲率(BOW) s 15um(晶圆),UPH 24 线/小时(激光烧蚀表面@ 去除一侧80um),UPH 27 线/小时(多线切割表面@ 去除两侧70um))。经过我们的研究,北京电科的设备是国内为数不多的能够快速减薄8英寸SiC铸锭的设备之一,使得8英寸SiC铸锭从100到40000um s 3nm、TTV s5um等厂家减薄成为可能' 厚度范围。保证晶圆表面粗糙度。单台设备无法满足加工不同厚度材料或批量制备基板的需求。 SiC抛光设备需要根据SiC材料的硬脆特性重新审视SiC抛光机的结构,并采用专用的抛光垫和抛光液。碳化硅抛光机的主要技术问题包括大型高精度抛光盘的设计、制造和装配技术、工作平台振动控制验证平台的设计与振动技术、抛光盘温度控制技术、循环水路设计技术、自适应运输、技术、抛光等水头压力传输技术的主要海外制造商包括Fujikoshi、Sdeborg、Entegris、AMAT、Revasum、Disco、Hamai、Speedfam、Oxford、Gigamat、Engis和Axus。目前国内主要厂商有中电四十五、特思迪、晶仪经纬、中硅科技、湖南宇晶、苏州浩莱特等。目前国内设备与国外设备在抛光速度、产能等方面还存在较大差距。
添加图像评论。最多140字(可选) 抛光设备的发展趋势是集成化和大型化,例如将抛光、材料去除测量、清洗和干燥集成到同一系统中,并兼容6小时和8小时。时间SiC 衬垫完成。 SiC外延生长设备SiC同质外延生长技术包括化学气相沉积(CVD)、液相外延生长(LPE)、分子束外延生长(MBE)等。目前,生长SiC外延层的生长设备以CVD最为常用。用过的。历史上,SiC CVD 外延设备有几种主要类型,包括冷壁(立式或卧式)、热壁(立式或卧式)、行星式和涡轮盘式。
添加图像注释(最多140 个字)(可选) 水平和垂直冷壁CVD 反应室结构已停产业内大多数制造商已更换热壁或温壁CVD 设备,在反应室中添加多孔石墨。正在使用。绝缘。根据反应室类型的不同,可分为卧式反应器和立式反应器,其中卧式反应器应用最为广泛。虽然单芯片器件仍是国内企业的主流机型,但越来越多的企业正在研发和推广2芯片、3芯片设备。有设备可以一次生长10片4英寸SiC外延或8片6英寸SiC外延,但工艺难度较大,引进的公司很少。
请添加图像评论。最多140字(可选) 目前,海外主流SiC外延设备公司有LPE(被ASMI收购)、日本TEL、Aixtron、Nivola(东芝旗下)、Epiluvac(被Veeco收购)等。等;国内厂商北华双、中国电子技术研究所48所、纳舍智能、晶盛机电、芯三代、际华恒逸、悦盛、恒普科技等。从设备市场份额来看,中国本土设备已渗透国内市场。正在加速,部分厂家订单量超过LPE,国内厂家合计市场份额超过70%。对于6英寸外延设备,目前使用最多的是单片设备公司,主要厂商有:华装北方、中国电子技术研究院48所、纳舍智能等。其中代表性的例子是中国电子技术研究院48家企业生产的SiC外延设备,在短短6个月内首次销量突破100台,创下了第三大类的最快销量记录。 - 半导体器件的产生。 2017年1月,中国电子技术研究院48研制出第一代SiC外延器件,外延层厚度达到20um,SiC外延层缺陷密度降低至0.7个/cm2。经过多年的升级迭代,特别是快速增长,大规模均匀性控制取得了掺杂浓度均匀性控制、缺陷密度控制、维护周期改进等重要技术突破。中国电子技术研究院48所新一代外延设备可充分满足厚外延、高均匀性、低缺陷等需求。符合工艺发展的需要,各项技术指标达到国际先进水平,特别是0.2/cm2的致命缺陷密度和3%的掺杂浓度均匀度达到世界第一水平。行业。 8英寸SiC外延设备基本由海外厂商引进,但2023年,北华索、中国电子所48所、纳舍智能等国内厂商也将引进8英寸设备,预计2023年。其中,中国电子技术研究院48所8英寸SiC外延设备已完成首轮工艺验证,核心技术指标取得重要突破,8英寸生长厚度均匀度为1.5%,掺杂浓度均匀度为1.5%。为4%,表面有0.4个致命缺陷/cm2。 3、SiC晶圆制造设备从制造工艺角度来看,SiC芯片的工艺流程与硅基器件的工艺流程大体相似,主要采用清洗机、光刻机和LPCVD(低压化学气相沉积) 、气相沉积等。然而,制造SiC芯片需要特殊的制造设备,而SiC除了需要高温离子注入设备外,还需要特殊的高温热处理设备(高温退火炉、高温氧化炉、碳膜溅射炉) 。蚀刻和减薄还需要专用设备。
添加图片评论(最多140字)(可选)中国电子技术研究所48所是国内SiC核心工艺设备最齐全的单位,也是国内率先进行外延、高温离子注入、高温离子我们已实现注入、高温离子注入等工艺。我们对高温氧化、高温活化炉、碳膜溅射、辐照设备、LPVCD、退火设备等进行研发、验证和应用,形成整体应用趋势。此外,通过整合中国电子集团其他装备公司的技术,并结合之前8小时硅基整线建设的经验,我们将范围从提供部分成套设备扩展到提供SiC芯片制造。我们提供完整的生产线布局。综合服务。 离子注入设备以往的硅器件中,主要通过1200左右的高温扩散来进行掺杂控制,但由于SiC中的铝、硼、氮元素的扩散系数极低,因此需要高温扩散。兴奋剂使得兴奋剂控制变得非常困难。离子注入工艺是SiC掺杂的唯一选择,因为需要超过2000的高温,这会引入各种扩散缺陷并降低器件性能。为了实现离子注入区的掺杂浓度均匀,通常采用多步离子注入,通过调整注入能量和注入剂量,可以控制离子注入区的掺杂浓度和掺杂深度。
添加图片注释(最多140个字符)(可选)离子注入设备是SiC生产线中难度相对较高的设备,国产化率不足10%,而且全球设备制造商很少,因此很难完善设备,交货时间极长,是建设SiC晶圆线的最大瓶颈。现阶段主流厂商有: Axcelis、艾发科、应用材料(被瓦里安收购)、日新等,国内厂商主要有中国电子技术48所(硕科中科芯)、中车思瑞(被IBS收购)、科世通等都参与其中。 1964年CETC48成立时,专注于“三束”设备(电子束光学、离子注入设备、分子束外延),并于2015年研制出第一台国产SiC高温离子注入设备。为推动离子注入设备商业化和产业化,中国电科四十八所将离子注入设备业务(研发、生产、销售)转让给子公司北京中科信电子设备有限公司。 高温活化退火设备离子注入过程会破坏注入材料的内部晶格,注入的离子很多位于间隙位置,无法起到施主或受主的作用。例如,氮元素在1400退火后的活化率小于10,但在1600退火可以实现90的活化,并且还可以电活化。 1600时磷元素活化率达到90%。
添加图像评论。最多140字(可选) 目前,由于超高温退火设备技术难度较高,相关设备仍主要依赖进口,国产设备正在逐步打开市场空间。主要设备制造商有德国Centrotherm :日本东横化成、捷太格特Thermo Systems、华庄北厚、中国电子技术研究所48所、拉普拉斯等。国内应用比较成熟的设备有北方华创的SiC-VERIC系列高温炉和中国电科院的R2120-3/UM。北华庄在8英寸以下半导体器件领域拥有多年经验,其量产SiC高温氧化/退火炉可覆盖扩散、氧化、退火、多晶、SiO2/SiN4、TEOS、等,设备性能行业领先,已在日本主流生产线上量产使用。例如,SiC-VERIC系列高温炉适用于SiC基功率器件生产中的高温工艺。 SiC-VERIC系列高温氧化炉和退火炉采用立式结构设计,加热室和工艺室独立,可在高温下完成SiC晶片的栅极氧化膜形成和离子激活过程。温度环境。我是。双真空确保加工腔室密封严密,保证极佳的气密性和洁净度,室内温度分布均匀,加工空气流动均匀稳定,从而产生优异的加工效果。
请添加最多140个字符的图片注释(可选) 目前,中国电子技术研究院48退火炉设备出货量占据全国前列,广泛应用于多家客户的SiC。生产线各项工艺指标和良品率满足批量生产要求。中国电子技术研究院48所已完成第三代SiC高温退火炉的工程设计及应用,其第一代SiC高温活化炉已在生产线上连续运行四年。芯片间电阻均匀度为s2%,批量产能25片,月产能1500片,产品合格率95%以上。第二代SiC高温活化炉通过改进加热器、改进真空双密封结构,延长了有效恒温区的长度,实现了50片的加工能力,并增加了全自动传送装置,实现了高开工率。提高生产能力。第三代在设备可用性、能耗、外观等方面进一步优化,提高了设备可靠性和维护性能,进一步降低了单片工艺的运营成本。
添加图像注释。 140字以内(可选) 高温栅氧化器件SiC MOSFET栅氧化层制作工艺相对困难,主要是由于高温氧化后SiO2/表面存在大量碳悬键。 SiC界面迁移和栅极可靠性对SiCMOSFET沟道有重大影响,因此必须开发特定的栅极氧化和氧化后退火工艺。它是一种高温氧化炉,最高工作温度约为1400至1500,通过提高工作温度可以获得SiC晶片的氧化速率。目前主流的高温氧化/退火设备有德国Centrotherm公司的: Oxidation150、日本东横株式会社的Ailesic-1400、国内北方华双公司的VERIC系列、以及日本东横公司的Ailesic-1400等。 M5014,来自中国电子技术研究所48。例子包括-3/UM。国内也新增了紫硅半导体、捷嘉微创等新厂商。贝卡双的SiC高温氧化产品已被多家客户稳定量产,解决了超高温炉密封、温场控制和污染控制技术问题,最大沟道迁移率可达25cm2/vs,其品质高。栅极氧化膜可靠性高,击穿强度高达9.4MV/cm,接近氧化硅材料的理论击穿强度。界面缺陷密度小于6.5E11/cm2-V1,高于当前产线平均水平。中国电子技术研究院48家企业的SiC高温氧化设备已通过器件客户应用验证,制造的栅氧化膜性能优异,满足器件应用要求,目前已上线生产。在国内主要SiC器件公司开始使用SiC器件的同时,中国电子技术研究院48也在进行沟槽式工艺的栅氧化膜加工设备的研发。 刻蚀设备刻蚀技术是支撑SiC器件发展的重要技术,在SiC器件的制造过程中,刻蚀精度、刻蚀损伤、刻蚀表面残留物等都对SiC器件的研制和发展产生重大影响。给。 SiC 器件:性能至关重要。目前,干法刻蚀是SiC材料刻蚀的主流方法,而电感耦合等离子体(ICP)刻蚀因其具有低压、高密度、刻蚀速率高、器件损伤小、操作简便等特点而得到广泛应用。另外,根据SiC材料的特性,在刻蚀时需要对掩模材料、掩模刻蚀、混合气体选择、侧壁控制、刻蚀速率、侧壁粗糙度等以及:器件的小型化等进行开发。这是主要问题。结构、改进的长宽比、更平滑的地形、由浅到深的凹槽等。
添加图像评论。 140字以下(可选)主流SiC ICP刻蚀设备厂商包括: Plasma-Therm、Samco、Sentech、TEL、AMAT、牛津仪器、艾发科、北方华创、中国电子科技四十八所、中国微电子、中国科学院、珠海恒格微电子、集一科技等,北华双在SiC器件领域刻蚀解决方案齐全,SiC器件刻蚀设备出货量已超过200台,市场份额领先。目前,市场上相对成熟的刻蚀设备仍仅限于平面SiC MOSFET的刻蚀工艺,能够实现沟槽SiC MOSFET刻蚀工艺的设备很少。面对沟槽SiC器件复杂的刻蚀要求,北方华创创新研发推出了GDE C200设备。该设备是专门针对SiC等难刻材料的刻蚀设备,具有稳定可靠、工艺性能优良、兼容性好等特点。采用成熟的半导体刻蚀设备技术,配备高密度等离子体源和大抽速室,专为高结合强度的难刻蚀材料而设计,刻蚀速度高,均匀性好,具有优异的颗粒控制能力且维护方便,性能稳定,金属控制水平优良。整个设备采用全自动晶圆传送系统,支持不同尺寸和材质的基板材料,并基于平台式多反应室架构,有力支持6英寸和8英寸的研发和量产应用。英寸第三代半导体。目前,该刻蚀设备已在多条生产线上成功验证,积累了丰富的刻蚀经验,可以在保证成本效益的同时,提升SiC功率器件的性能。 背面减薄/激光退火设备在6001200V的SiC器件中,衬底电阻占总电阻的比例很高,因此通常需要对SiC衬底背面进行减薄。为了控制减薄后SiC晶圆的碎裂风险,芯片制备时首先完成SiC器件的表面处理,然后对衬底进行减薄,最后完成背面金属的欧姆合金化要做。目前,国内外主流减薄技术是利用砂轮减薄,但采用该技术制作的SiC衬底越薄,薄层界面质量控制就越困难,且存在碎屑产生的风险增加。马苏。针对这一问题,北京中电科技有限公司自主研发了核心部件:气浮主轴和气浮工作台、超低速亚微米运动控制技术、各领域晶圆厚度自动控制并且采用最新研发的多项关键技术,更好地满足SiC晶圆背面减薄需求,还可减薄至90um而不碎裂,远低于主流器件客户需求,满足180um及以上的需求可以满足8英寸SiC晶圆线对晶圆传输和装载自动化的要求。目前,北京中电科技有限公司已推出WG-1261设备,已满足多家客户的生产需求,并实现批量供货。
添加图像注释(最多140 个字)(可选) 欧姆接触在SiC 功率器件中发挥着重要作用。降低背欧姆接触电阻可以有效降低功耗,提高器件性能。然而,由于SiC表面上的金属沉积通常仅形成肖特基接触,因此形成欧姆接触需要高温退火工艺(约1000C),这超出了表面金属化工艺的允许温度。由于只能从设备的后部到前部进行处理,处理效率较低。激光退火技术的引入提供了一条新的工艺路线。激光退火工艺是一种利用激光作为热源对材料进行加热的退火方法,与管式炉退火、快速热退火等传统退火工艺相比,具有三个明显的优势:为了提高生产效率,加热时间短(10-10-10-2秒);其次,加热仅限于表层,避免高温对器件正面的影响;减少合金表面,变得更光滑。激光退火产生的欧姆接触对电极表面的粗糙度有显着影响。在界面粗糙度和合金成分均匀性方面具有明显的优势。由于这些优点,激光退火作为一种快速热处理方法在半导体制造行业受到广泛关注。 SiC激光退火设备的主要供应商有Applied Materials、Sumitomo、Veeco、JSW等。国内相关厂商有北方华创、华卓晶科、中国电科、大族激光、耀光半导体等。其中,华卓精科于2018年启动项目,开发SiC领域激光退火设备。 2019年,第一台SiC激光退火设备正式向客户推出。 2023年,华卓晶科的设备出货量将比2022年增长150%以上,设备产能也将翻倍,代表客户包括比亚迪、泰科天润等主要SiC器件企业。华卓晶科的设备解决了激光退火在SiC上形成欧姆接触所面临的工艺控制差、欧姆接触电阻率高、欧姆接触电阻率不均匀等问题,国外类似的情况我们很多客户已经做过了我们的产品。我们得到了许多大公司的高度评价并收到了重复订单。与海外竞争对手相比,华卓精科的激光退火设备不仅具有可比的性能,而且还具有根据客户需求定制设计、生产和售后服务等优势。针对SiC器件背面欧姆接触工艺,华卓晶科提供UP-SCLA02激光退火,可灵活设置紫外光或绿光波长,优秀的模组设计,灵活可靠的集成方式,该器件已获得释放。振镜方案显着提升性能,可实现超薄4/6英寸晶圆、高翘曲晶圆、键合晶圆的精准定位和高效可靠传输,同时消除晶圆中的氧气、含量控制等功能。视觉定位和实时监控工艺参数,使工艺室温度保持在10ppm SiC欧姆接触比以下接触电阻为10-6至10-5 -cm2,工艺室内部非退火表面温度为120C氧含量控制在10ppm,平台设计可以轻松扩展到其他退火工艺。可用于实验研发或作为工业级产品进行生产制造。
添加图像评论。 140字以内(可选) 4、SiC功率模块封装设备目前,高温功率芯片封装解决方案主要包括:高温合金钎焊技术、瞬间液相连接技术、低温功率芯片封装技术在内。 -常温烧结连接技术。传统硅基功率模块封装一般采用软焊工艺,其导电性能较差,热阻较高,工作温度低于175,且容易出现蠕变等退化现象,缺点是这种现象更容易发生发生。在较大的温度变化下,会出现疲劳失效等可靠性问题,无法发挥SiC器件高结温和高功率的优势。微纳米金属烧结技术是新一代先进连接技术。根据辅助压力,可以进行加压烧结或无压烧结。目前,大多数企业采用压力烧结技术。加压烧结过程通常只需3~4分钟,而无压技术则需要60~120分钟,且无压技术的冷热循环测试不符合车规要求。可分为铜烧结和银烧结,目前纳米铜技术不如纳米银好和稳定,但最大的技术难度是氧化,微银因其使用方便,成型技术难度大而被普遍采用、加热、压制等尚未解决。 - 市场上的纳米金属烧结材料主要是纳米银。银烧结工艺的最终目标是实现导电,其导通电阻、工作温度等性能与SiC芯片良好匹配,该技术可将SiC模块的使用寿命延长5至10倍。估计可以延长。烧结层厚度比焊接层薄60-70%,导热系数增加三倍。
添加140字符以内的图片评论(可选) 根据调查结果,目前国内微纳烧结设备供应商主要有: Quick Core、Boschman、ASMPT、AMX等。目前进口设备品牌占据国内SiC模块封装市场份额80%以上,但国产设备也在逐步打破技术壁垒,开始应用于生产线上,增速有望加快。
添加最多140字的图片注释(可选) 江苏奎星新装备科技有限公司(简称“凯星新装备”)是一家主要制造成套功率半导体封装设备和先进封装的企业高端包装设备。作为推动我国微纳米金属烧结装备国产化替代的主力军之一,将打破相关“卡脖子”技术。奎科核心装备依托母公司奎科智能在精密焊接和设备自动化方面积累的技术实力和经验,开发了具有多项创新技术的半自动和全自动银烧结设备。 1、多压痕技术:奎克核心设备现已推出多压痕设备,最多可支持288颗芯片同时烧结;2、动态压痕专利技术:动态压痕专利技术,保证稳定的1对1烧结即使平整度、高度或坡度有微小的变化,由于压制和烧结压力的一致性很难控制,也可以实现压力控制;3.模具区域加热技术:的平均温度为2C,提高了稳定性烧结;升温从冷机到热机所需时间小于0.5小时,设备易用性提高,适合小批量生产和科研实验室应用。
性:全系列设备支持全程氮气保护,可以兼容未来的铜烧结工艺;五、性价比和竞争力:通常量产模块产品都要定制专用模具,定制费高昂且交付周期长达 3 个月以上,而快克芯装备自主研发生产的定制模具可以有效控制成本和交期(<1个月),大大缩短客户产品从研发到上市量产的成本与周期;快克芯装备已经为超过30多家的客户提供打样测试,客户覆盖整车、Tier1、科研院校和功率封装企业等。快克芯装备拥有较强的银烧设备专利储备,并且通过与众多材料供应商合作,可以为客户提供多种打样或量产工艺方案,包括SiC芯片与DBC/AMB基板、Clip铜夹片与芯片、DTS到芯片的烧结。同时提供一站式的功率模块封装打样验证服务,完善的可靠性实验室可以提供推拉力测试、切片检测、超扫检测等服务。五、等静压石墨高端石墨是SiC制备的关键耗材,在PVT长晶炉、外延设备、离子注入和刻蚀等热场中都会用到,例如SiC长晶炉的石墨坩埚、籽晶托、保温毡,SiC外延炉的石墨基座和石墨件。SiC 石墨部件和涂层的国际企业主要包括德国 SGL、东海碳素、西格里碳素、东洋炭素、美尔森等。本土厂商发展步伐逐渐加快,目前主要厂商包括:中钢、六方碳素、京航特碳、凯威和泰坦未来等。凯威专注于石墨类材料的研究,为SiC长晶热场提供了创新性的石墨堆场,与多家衬底厂商建立合作关系。其石墨堆场本体内的底部设有导流筒,通过导流筒可以避免四周气流直接向上, 使得底部温度场更加均匀,升华速度更加均匀平稳,从而可以帮助SiC企业减少碳包裹物,降低粉尘数量,提高了长晶质量。同时为了降低SiC企业的生产成本,凯威的石墨环与堆场本体、堆塌盖之间均采用螺纹配合,可防止外界杂质进入堆场,保证产品质量,也防止内部SiC材料外散,避免外部保温的腐蚀。目前,凯威的石墨已经能够稳定替代西格里的6510石墨,为进一步降低成本,他们还将在湖北建立自己的工厂,自研自产石墨原材料,预计2025年试产,有望将石墨成本下降50%,同时还可以根据客户的特殊需求实现定制化生产。SiC热场通常采用的是等静压石墨,是石墨制品中的精品,由于SiC半导体对石墨纯度要求非常高,因此核心环节的石墨依然依赖进口。石墨纯度决定了石墨深加工产品的使用性能和综合性能,因此SiC领域的石墨材料国产替代和降本亟需高性能的石墨纯化设备的助力。现阶段,石墨纯化设备国产化率已经达到90%以上,其中山西中电科的市占率达到60%左右,其多款石墨纯化设备已成功进入国内头部客户产线应用。相较于进口设备,山西中电科的优势在于同时提供纯化设备和纯化工艺,为保证自身工艺领先性,他们采用了20台设备对纯化工艺不断迭代优化,基于这些优势,山西中电科的设备纯化设备指标达到了国际领先水平,其纯化后的石墨总灰分稳定在0.5PPM内,而其他设备企业只能达到5PPM,而且硼、铝元素都小于0.01纳克。六、石墨涂层石墨在2200℃以上的温度下很容易受到灰尘和杂质的影响,因此SiC领域通常需要在石墨表面涂上高纯度、高致密的涂层,以降低 SiC缺陷,同时提高石墨的使用寿命。石墨保护涂层通常有SiC涂层和碳化钽(TaC)涂层,SiC涂层已经极大提高了石墨的使用寿命, TaC涂层具有更好的耐化学腐蚀性能,可在2600C高温下稳定使用,可以解决SiC晶体生长边缘缺陷和外延片的良率,而且也能够将石墨部件的使用寿命延长30-50%,为此TaC涂层的研究和应用趋热。我国已突破石墨SiC涂层的关键核心技术,同时多家企业正在推广TaC涂层,目前主要的SiC石墨涂层供应商包括:凯威、泰坦未来、湖南德智、深圳志橙、苏州铠欣等企业。而凯威、泰坦未来、恒普技术、东洋碳素、Momentiv等企业已经制备出高质量TaC涂层,并运用在SiC领域。恒普技术是国内较早实现TaC涂层国产化的厂商之一,已经实现了量产批量出货,品质参数对标全球最好的碳化钽企业,关键参数包括:涂层厚度典型值2 20um,密度达到 14.3gm/cm3,比辐射率为0.3,热膨胀系为 6.3×10-6/K, 硬度为 2000HK,电阻为 1×10-5 Ω/cm,热稳定性< 2500℃,石墨尺寸变化约为-10-20μm。泰坦未来的SiC涂层、TaC涂层可满足SiC长晶、外延、热处理等环节生产需求,其中SiC涂层耐温达到1600℃, TaC涂层耐超高温(2500℃以上),并具备高致密性、高纯度。针对SiC外延设备正在朝单腔多片或多腔单片的技术趋势,泰坦未来正在开发更具性价比的碳化钽涂层,其成本仅为行业价格的1/5,有望帮助长晶及外延厂商降低30-40%耗材成本,目前已经为客户小批量供货。为加速实现国产碳化钽技术的大规模量产,泰坦未来的工厂已于 2023年落成,产品线正在逐渐完善,即将实现批量出货。 添加图片注释,不超过 140 字(可选)凯威已经为SiC和GaN外延客户提供石墨SiC涂层产品,优异的产品稳定性得到了大部分客户的认可,相关测试已于2022年通过测试, 2023年开始小批量量产。此外,凯威通过提前已经引进韩国进口碳化钽设备进行产品的研发,目前也已开始为客户提供碳化钽涂层,并与头部长晶炉设备达成战略合作,联合开发针对SiC长晶环节的 TaC 涂层工艺和产品。现阶段,石墨SiC涂层企业通常自主开发设备,第三方设备厂商通过不具备涂层制备工艺,这一定程度上导致涂层产品的价格居高不下,为此,山西中电科正在为涂层用户提供高质量的石墨涂层设备,并提供专业的工艺技术,以促进行业的快速发展。目前他们已经服务了多家涂层、衬底、外延等企业,相关涂层设备预计2024年将实现大批量出货。七、SiC 材料缺陷检测设备SiC晶体在生长过程中,容易形成晶格缺陷,主要缺陷包括螺纹位错(TSD)、螺纹边缘位错(TED)、基底面位错(BPD)、微管(MP)。而且在切磨抛等衬底加工过程中也会产生亚表面晶格缺陷,这些缺陷会对SiC外延和器件制造产生不利影响,因此,缺陷检测对于高质量SiC器件大规模生产也是极其必要的。缺陷检测贯穿于SiC产业链各个环节,包括衬底厂商质检,外延端的来料检和外延片质检,以及器件端的来料检。 添加图片注释,不超过 140 字(可选)在此之前, Lasertec公司的Sica88和KLA公司的Candela8520等设备长期垄断国内缺陷检测设备市场。而国内SiC产业爆发的契机吸引了众多的缺陷检测设备厂商入场,2023年声量较大的国产检测设备厂商包括:中电科风华、凌云光、中科慧远、优瑞谱、创锐光谱、昂坤视觉、嘉德利达、蔚华科技、格灵精睿、瑞霏光电、清软微视等。其中,中电科风华针对SiC衬底和外延推出了多款缺陷检测设备,包括Mars 4410、 Mars 4410lite、 Mars 4420、Mars 4400,可以检测SiC晶片在生产制造过程中产生的表面缺陷和内部晶格缺陷,支持明场、暗场和光致发光多通道同时检测,可实现光学无损和腐蚀片检测,可以完全替代Sica88,Candela8520等进口设备。基于强大研发团队和丰富的检测设备研发经验,其设备稳定性好,更适应国内SiC行业的规模化生产需求,截止到目前,中电科风华的检测设备已经在多家主流厂商上线使用,并为几十家客户打样送片,积累了丰富的测试验证数据。近期,该公司技术团队在Mars4410基础上升级开发了Mars 4420,检测速度提升50%,检测灵敏度小于100纳米,已达到了国外同等检测设备水平,检测速度也与日本Lasertec的Sica88HIT同一水平。此外,中电科风华的检测设备还有几个特点:首先,他们是国内唯一可实现明场、暗场、光致发光等多个检测通道单次同时检测,并可以做到和良率相关联;其次,设备能够将晶圆缺陷提取筛选,与后续芯片端客户进行工艺良率相关联,为客户改善良率提供帮助;在缺陷识别能力方面,中电科风华还采用了目前最前沿的图形运算芯片,并加入机器视觉算法,从而大大提升缺陷识别能力,而且做到了检测分析并行处理。作为视觉人工智能与光电信息领域的全球领导者,凌云光凭借自身从光、机、电、算、软到相机全链条自研技术优势,面向SiC行业推出了多种缺陷检测解决方案,并实现了对不同环节SiC材料开发出不同的明场、暗场设计和不同的光学系统,以更好地匹配客户的实际测试需求,其测试精度可以达到几十至100纳米以内,相较于其他检测设备精度大幅提升。而且基于凌云光 Al技术和大数据的优势,SiC 检测系统的算法准确率和检测效率也相较实现大幅提升,以SiC外延层晶胞形貌、尺寸自动量测系统为例,凌云光运用自研精密运动控制平台,配合高倍率显微成像系统,实现晶胞形态精确、稳定、快速成像,整个异常反馈周期从三天缩短到2小时,单机台可替代专业工人3名以上,大大加快了客户的生产速度,并且降低人力成本投入。目前,凌云光的SiC检测设备已经实现对国内一线SiC企业取得较大的Demo验证进展,检测技术能力完全可以匹配客户需求,为了应对市场需求的大幅增长,他们即将进驻苏州吴中产业园,大幅提升设备产能,预计每月检测设备产能可以达到500-600台套。八、SiC 产线超高纯水工程技术超纯水是SiC半导体行业的工艺用水,从衬底到外延、晶圆等相关环节的产线需要大量使用超纯水,主要用于晶片清洗、蚀刻或抛光等湿法清洗。据行家说Research调研,超纯水工程通常占到新建SiC产线总成本的8%左右,以SiC衬底产线为例,其晶片清洗工序通常需要使用纯水、超纯水,通常每生产1片SiC衬底的用水量大约为 2.5-4m3/h。超纯水工程领域,主要的代表厂商包括:沃威沃、野村、栗田工业、奥加诺、唐古科技、江川、高频等国内外企业,其中唐古科技依托公司大批优秀水系统专家在SiC行业、显示等半导体行业十多年的超纯水工程经验和技术积累,已经服务了众多华东和华南地区的衬底和外延客户,并获得客户高度认可。对于SiC半导体产业而言,超纯水的纯度是确保高效生产的基石之一,影响产品良率的杂质浓度包括:有机物(TOC)、颗粒物、细菌、金属和阴离子,尤其超纯水中的硼含量会影响SiC衬底和晶圆的导电性和可靠性,超纯水工艺的先进性和稳定性直接影响产品的质量和生产效率,更是下游客户选择合作方的关键指标。现阶段, SiC行业主要采用两类超纯水工艺,包括全膜法和2b3t工艺,前者优势包括节省空间、安全性高、维护成本较低、较方便等,但相较于2b3t工艺,其劣势是水回收率较低。为了解决这个问题,唐古科技在全膜法工艺创新性地增加"浓水回用"系统,帮助客户节约用水成本。此外,唐古科技还可以快速响应客户需求,大幅缩短超纯水工程交期,在某个项目中仅用3个月时间实现工程的高品质出水,相较之前国际厂商的交期至少长达1一年。与此同时,,唐古科技凭借自身丰富的超纯水工程经验,不仅能为半导体工厂量身定制一体化运维服务体系,为客户降低运维成本,同时通过严选管材等国产化供应商,在保障超纯水工程质量的前提下,进一步降低客户产线的建设成本。







