為什么碳化硅晶圓成本高?
碳化硅的長(cháng)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對設備要求太高,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(zhuān)注于這個(gè)路線(xiàn)。
以PVT法為例,這種方案下碳化硅生長(cháng)速度只有硅材料生長(cháng)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(cháng)晶爐數量堆。
目前國外日新技研和PVATepla的長(cháng)晶爐基本要賣(mài)到300萬(wàn)左右一臺。國內很多公司比如露笑,東尼,晶盛機電,這些年經(jīng)過(guò)技術(shù)改良和成本控制后,能做到150-200萬(wàn)一臺甚至更便宜的價(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9.3是高于藍寶石僅次于金剛石的,是最堅硬的一種物質(zhì),因此切磨拋加工帶來(lái)巨大的困難。
2cm厚度的碳化硅晶錠,現有技術(shù)完全切開(kāi)也需要至少100小時(shí)左右,相當費時(shí)間。鋸切效率高,但是破片率高,線(xiàn)切效果稍好,但是效率很低。
切磨拋設備日本高鳥(niǎo),永安有不少新設備上線(xiàn),從業(yè)內反饋效果還行,但是日本公司都有個(gè)通病,不太愿意大規模擴產(chǎn),因此這些設備誰(shuí)買(mǎi)到誰(shuí)就能先把產(chǎn)能擴出來(lái)。
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(shuō)這是激光切割技術(shù),作者研究后發(fā)現應該不是激光切割,而是類(lèi)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,而且激光切割設備相當昂貴,當然離子注入法剝離也不簡(jiǎn)單,現階段最現實(shí)的還是線(xiàn)切。
切割良率就真正考驗各家水準了,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!
對于磨拋而言,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(wú)非是慢一點(diǎn)。由于碳化硅硬度和藍寶石比較接近,因此藍寶石的粗拋設備以及SLurry配方略經(jīng)改良,是可以用的,細拋就要上新設備了,但是這部分設備占整體成本并不不高,大體可控。
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