為什么碳化硅晶圓成本高?
碳化硅的長(zhǎng)晶技術(shù)大致有三種,PVT物理氣相傳輸法,HT-CVD高溫氣相沉積法,以及LPE溶液法。
其中PVT比較主流,優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單,可靠,成本可控。CVD對(duì)設(shè)備要求太高,價(jià)格很貴,只有高質(zhì)量的半絕緣襯底會(huì)用這個(gè)方法;LPE溶液法能做天然P型襯底,但是缺陷很難控制,還需要時(shí)間積累,日本公司不少專注于這個(gè)路線。
以PVT法為例,這種方案下碳化硅生長(zhǎng)速度只有硅材料生長(zhǎng)速度的1/100都不到,144小時(shí)只有2cm左右的厚度,實(shí)在是太慢了,要想獲得更多的產(chǎn)量,只能靠長(zhǎng)晶爐數(shù)量堆。
目前國(guó)外日新技研和PVATepla的長(zhǎng)晶爐基本要賣到300萬左右一臺(tái)。國(guó)內(nèi)很多公司比如露笑,東尼,晶盛機(jī)電,這些年經(jīng)過技術(shù)改良和成本控制后,能做到150-200萬一臺(tái)甚至更便宜的價(jià)格,這個(gè)價(jià)格基本也能接受。
其次碳化硅非常硬,莫氏硬度高達(dá)9.3是高于藍(lán)寶石僅次于金剛石的,是最堅(jiān)硬的一種物質(zhì),因此切磨拋加工帶來巨大的困難。
2cm厚度的碳化硅晶錠,現(xiàn)有技術(shù)完全切開也需要至少100小時(shí)左右,相當(dāng)費(fèi)時(shí)間。鋸切效率高,但是破片率高,線切效果稍好,但是效率很低。
切磨拋設(shè)備日本高鳥,永安有不少新設(shè)備上線,從業(yè)內(nèi)反饋效果還行,但是日本公司都有個(gè)通病,不太愿意大規(guī)模擴(kuò)產(chǎn),因此這些設(shè)備誰買到誰就能先把產(chǎn)能擴(kuò)出來。
英飛凌曾經(jīng)花了1.24億歐元收購一家做碳化硅冷切割(coldspitl)技術(shù)的公司Silecrta,以希望用冷切割技術(shù),高效率低成本得到最多的碳化硅晶片。
有人說這是激光切割技術(shù),作者研究后發(fā)現(xiàn)應(yīng)該不是激光切割,而是類似離子注入法和做SOI硅片的技術(shù)比較接近的剝離技術(shù)。
碳化硅透光率很高,激光切并不合適,而且激光切割設(shè)備相當(dāng)昂貴,當(dāng)然離子注入法剝離也不簡(jiǎn)單,現(xiàn)階段最現(xiàn)實(shí)的還是線切。
切割良率就真正考驗(yàn)各家水準(zhǔn)了,同樣3cm晶錠厚度,最終得片率是30片還是33片還是35片?每多一片都是利潤(rùn)!
對(duì)于磨拋而言,也有不少技術(shù)難點(diǎn)還未完全攻克,但是要比切略簡(jiǎn)單,無非是慢一點(diǎn)。由于碳化硅硬度和藍(lán)寶石比較接近,因此藍(lán)寶石的粗拋設(shè)備以及SLurry配方略經(jīng)改良,是可以用的,細(xì)拋就要上新設(shè)備了,但是這部分設(shè)備占整體成本并不不高,大體可控。
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