研究机构TECHCET日前预测,尽管全球经济普遍放缓,但2023年碳化硅(SiC)衬底市场将持续强劲增长。到2022年,SiC N型晶圆输出市场比 2021年增长了约15%,总计884k晶圆(等效150 毫米),预计该市场将在2023年进一步增长,达到107.2万片晶圆,比2022年增长22%。2022-2027年的整体复合年增长率估计约为17%。

跟传统半导体材料硅相比,碳化硅具有更低的阻抗、更高频率的运行、能在更高温度下运行等优势,是目前综合性能最好、商品化程度最高、技术最成熟的第三代半导体材料,目前碳化硅器件全球市场规模超过10亿美元。

不过,碳化硅晶片技术门槛极高,每个环节都对设备、工艺要求极为严格,其中一个环节出错,那就意味着昂贵的高纯度碳化硅原料被浪费掉。因此,严格把控工艺控制点尤为重要。

高端半导体竞争,离不开先进超纯水技术加持

SiC功率芯片的制造工艺流程基本与Si基功率器件大体类似,需要经过光刻、清洗、掺杂、蚀刻、成膜、减薄等工艺流程。其中尤为关键的清洗环节采用超纯水冲洗为主的方法,具有高效、精准和可重复的特点。

超纯水的品质直接关系到半导体良品率。水的纯度不够,比如微粒子、电阻率、TOC或气泡中的某一指标稍有差异,就会使半导体元件生产的合格率下降,给企业造成直接经济损失,甚至影响企业在行业中的声誉。在过去40年中,电路数目巨幅增加已使得线路宽度明显减小,从而大幅提升了对所用超纯水品质的要求,对超纯水企业的工艺技术能力也不断带来新考验。

比如在半导体生产过程中,硼是一种p型杂质。过量会使n型硅反转,从而影响电子和空穴的浓度。因此近年来,前沿的电子产业领域中已开始要求硼浓度不高于1ng/l(ASTM超纯水标准)的超纯水,通过降低硼离子含量来提高半导体的性能。不过硼属于弱电粒子,在水中不易电离,不能通过水纯化技术有效地除去,需要更加先进的技术进行深度去除。再拿TOC(总有机碳)来说,TOC可污染芯片,对氧化膜的形成产生不良影响。因此一些半导体企业要求超纯水服务商对标ASTM超纯水标准,将总有机碳(ug/L)控制在不高于 5ug/L的严格标准。可见,伴随半导体制程微细化演进趋势,对超纯水纯度要求越来越高。半导体高端市场的竞争离不开超纯水工艺技术进步的加持。

高频科技超纯水工艺不断精进,助力国芯发展

随着全球电子产业的快速发展,对高纯度水的需求也将不断增加,超纯水系统市场前景广阔。本土超纯水企业通过借鉴先进经验,聚焦创新力量,不断提高产品质量和服务水平,在高端国际舞台有了一战之力。

在工艺和技术层面,高频科技无疑是本土超纯水企业的标杆。高频科技专注于芯片、显示等半导体高端制造业领域,经过不断地创新突破,已经掌握了先进半导体制程所需的超纯水全部核心工艺。特别是在PPB级别的TOC、溶解氧去除,以及PPT级别的硼、硅等特殊物质的去除方面优势显著。其产水水质接近绝对纯度,电导率无限接近18.24MΩ•厘米的理论极限值,其纯度可达99.9999999999%,满足半导体行业日趋提升的用水需求,助力产业向前发展。

具体而言,高频科技超纯水制备标准如下:电阻率(25摄氏度)≥18.24MΩ·厘米;总有机碳小于0.5微克/升;溶解氧小于1微克/升;大于0.05微米的微粒每升小于100个;细菌含量小于1/100毫升;总硅含量小于0.5微克/升;溶解硅含量小于0.3微克/升;硼含量小于0.005微克/升。由此可见,高频科技超纯水多项技术指标比国际标准要求更高,企业已成为国内首家可以与国际领先企业同台竞争的本土企业。

作为技术驱动型企业,高频科技一直致力于从客户需求出发,持续提升技术水平和创新能力,目前已经积累知识产权成果超51项,发明专利及实用新型专利超31项,软件著作权20多项。相信未来以高频科技为代表的本土超纯水企业会持续深耕超纯工艺,加快创新步伐,不断满足高端半导体生产需求,在碳化硅为代表的第三代半导体产业中发挥重要力量,助力国芯发展。

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