
近日,“行家说三代半”在进行产业调研时发现,国内又有1家企业成功获得了8英寸碳化硅设备订单。
据悉,华卓精科发布了国内首台8英寸碳化硅激光退火设备,已经顺利通过中国台湾某客户验证,已开展交付,这也代表国产8英寸碳化硅关键设备工艺成功实现自主化,深入迈进高端设备制造领域国际前沿。
此外,“行家说三代半”发现,这2家企业的合作还透露了不少行业趋势信息,而华卓精科研发的激光退火工艺设备还将成为8英寸碳化硅晶圆量产化的关键,具体情况如何?以下我们将一一解读。
国内首台8英寸激光退火设备
已通过台湾客户验证
在碳化硅高压功率芯片制造工序中,用于背面金属工艺的激光退火工序是不可或缺的关键一环,它直接影响到SiC芯片应用的可靠性和稳定性。在此之前,该领域高端设备市场主要由国外巨头垄断,所以加快该工艺的核心技术自研,实现自主可控十分必要。
据华卓精科透露,经过多年研发突破,华卓精科推出了国内首台8英寸碳化硅激光退火设备,在一定程度上打破了国外技术垄断,实现国产化替代,在同类产品中属于先进水平。
目前,华卓精科已经交付了8英寸碳化硅激光退火设备至国内头部Fab,该客户将用其完善8英寸碳化硅芯片工艺平台布置,以实现产能规模落地。与此同时,华卓精科将发挥自主研发和技术领先优势,为客户提供高效率、多方位、智能化的8英寸碳化硅激光退火解决方案,实现高质量交付。

除此之外,华卓精科还与该客户建立了战略合作伙伴关系,双方将在碳化硅晶圆制备领域发挥各自优势,进一步解决8英寸碳化硅晶圆领域的加工难题,尽早畅通规模量产的关键动脉,助推碳化硅产业实现更好发展。
值得关注的是,截至目前,全球已有31家企业正在或计划推进8英寸SiC晶圆产线建设。不少厂商对我们透露,今明两年8英寸碳化硅衬底产能可能会全面铺开,不仅6&8英寸的转换时机将大幅提前,并且8英寸SiC的出货速度和质量将成为竞争关键。
对此,华卓精科也认为,市场对于8英寸SiC的呼声越来越高,而随着SiC衬底产能逐渐释放,不少8英寸SiC晶圆线有望提前投产。但是,新能源汽车、数据中心等应用领域对器件质量要求严苛,用于SiC功率器件制造的退火工艺等设备,必须更新升级以满足8英寸SiC芯片的合规量产需求。

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聚集碳化硅器件制备难题
华卓精科以6大优势破局
有行业人士透露,在碳化硅功率器件研发制造中,碳化硅芯片接触主要有 “肖特基接触”和“欧姆接触”,制备整流特性良好的肖特基接触、低电阻高稳定特性的欧姆接触,是碳化硅器件发挥耐高温、高频率、大功率、低功耗优势的关键条件。

华卓精科也认为,要制造超高频、大功率碳化硅器件,实现欧姆接触是关键工艺之一。但是,目前改变金属与碳化硅接触状态的退火方案既存在技术路线难点,也容易存在加工遗留问题:
● 传统的快速热退火等高温退火方案,一般是针对整个碳化硅衬底进行加热,然而,要想实现欧姆接触,加工温度必须达到1000℃左右,这不仅会对衬底表面沉积金属造成破坏,还容易产生退火范围不可控等问题,效率和良率较低。
为此,引入激光退火工艺成为新的解决方案。相比起快速热退火工艺,激光退火工艺具有加热区域易控制、不影响器件正面、退火时间极短、杂质不扩散等优势,可以获得更加稳定、均匀的欧姆接触,且在加工效率和良率上表现优异。

图:中国科学院微电子研究所、都灵理工大学、行家说三代半
● 另一方面,在制备欧姆接触电极时一般采用碳化硅衬底的碳面,所以在进行高温退火时,通常会有较多碳单质析出,并在表面处形成碳团簇,需要通过改善退火工艺等方式进行改良。
值得关注的是,华卓精科聚焦碳化硅功率器件制备的欧姆接触环节,推出了自主研发的UP-SCLA02激光退火设备,它不仅是国内首台8英寸SiC激光退火设备,而且具备整体化的系统工艺解决方案,为优化现有退火工艺、推进8英寸量产落地提供有力支持:
● 兼容6/8英寸碳化硅晶圆退火加工,这有利于器件厂商在进行8英寸产能释放时,直接过渡激光退火工艺进行欧姆接触加工,避免额外设备消耗;
● 提供紫外/绿光双波长激光可选配置;一般而言,对SiC晶圆进行激光照射时,不同紫外/绿光激光及波长会影响穿透深度、金属膜吸收率,因此,根据衬底厚薄、加工条件等,用户可以科学选择相应激光类型进行加工;
● 工艺腔室氧含量控制;该设备能严格控制腔体含氧量,有效减少表面晶圆退火的碳析出量和分布,改善碳团簇问题;
● 精确可靠处理超薄、大翘曲、键合晶圆;通过对晶圆表面及背面的的精确定位,华卓精科研发的激光退火设备可以精细化、智能化控制加热区域及步骤,有效保证晶圆良率;
● 可实现低热预算、低比接触电阻率;华卓精科自主研发的激光退火工艺技术,能良好控制热量输出,并大幅降低接触电阻,实现良好的欧姆接触;
● 平台化设计,易于拓展至其它退火工艺;据研究发现,激光退火不仅可用于碳化硅器件背面工艺的欧姆接触,还可以用于表面工艺的热处理环节,实现激活金属离子、修复晶格缺陷的效果,未来,华卓精科将持续研发激光退火工艺,实现一体化应用。
此外,华卓精科还透露,目前他们的碳化硅激光退火设备已经在光斑能量均匀性、退火温度均匀性控制等方面取得突破性进展,获得多个客户认可。另一方面,面向功率半导体制造的晶圆键合设备也取得了进展,键合精度、键合缺陷、键合能等指标迈上新台阶,接近国际先进水平。
接下来,他们将在碳化硅激光退火等领域进一步加大技术创新与研发力度,持续开展技术迭代与升级,提升相关设备产品的技术性能,为碳化硅产业从6吋向8吋迈进提供更多助力。

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