长晶难度高,为关键瓶颈


长晶难度高,为关键瓶颈
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【长晶难度高,为关键瓶颈】第三代半导体发展如火如荼 , 在碳化硅的领域 , 已掌握基板技术的美日大厂已成三雄鼎立 , 国内也豪掷巨资想要在半导体领域大翻身 , 中国台湾在碳化硅各个制程都有所著墨和布局 , 尤其是在关键的长晶领域 , 需要高度关注 。
长晶难度高 , 为关键瓶颈
目前全球碳化硅由美日厂商寡占 , 其中的关键因素之一为美日厂掌握基板料源 , 而基板的生产中 , 又以长晶难度最高 , 以传统的硅材来说 , 通常费时约3-4天即可以长出约200-300cm的晶棒 , 但以目前碳化硅 , 可能要2个礼拜才能长出不到10公分长度 , 在产出上非常受限 。
另外 , 除了慢之外 , 碳化硅的长晶过程非常高温 , 以传统的硅可能温度在1,500度 , 但碳化硅的温度可能会高达2,500度 , 所以在长晶的过程中难度更高 , 也无法即时观察晶体的生长状况 , 需要控制的因素也更复杂 , 也有可能在2周的长晶过程后 , 最后发现晶棒没长好而报销 , 造成良率不佳 。
因此 , 碳化硅困难在于要可达商品化 , 也就是良率跟产量都要有稳定性 , 这样下游才有稳定的料源 , 否则仍难以大量采用 。
长晶进度持续进步
有关长晶 , 中国台湾有不少有在着墨长晶制程者 , 包括硅晶圆大厂环球晶在长晶的部分 , 目前是4吋为自己可长晶 , 产品也有小量出货 , 至于6吋产品 , 环球晶在2019年时跟美国长晶大厂GTAT签订长约购料协议 , 跟GTAT买晶棒来切片/磨片/抛光成基板 , 未来公司也是以可以自己长6吋晶棒为目标 , 预计2022年上半年可再延伸到磊晶领域 。
另一家以长晶切入者为太极旗下子公司盛新材料 , 盛新也是主要以长晶为主 , 但也可以切片、磨片以及抛光 , 拥有16台长晶炉 , 其中一台就是和母公司广运共同研发成功的长晶炉 , 未来也是朝自制为主 , 目前4吋基板已有小量产 , 验证已到一阶段 , 客户已有给了小量的订单 。
另外也以碳化硅长晶和晶圆加工生产的中砂转投资的稳晟 , 目前已进入上柜辅导的程序但仍未IPO , 也是切入4-6吋的碳化矽晶体 , 同时目标开发大尺吋的碳化矽长晶以及晶圆加工技术 。
国际大厂发展速度有加快 , 我们需加紧脚步
但另一方面 , 碳化硅美日领导厂商技术突破快速 , 主要厂商包括CREE、ROHM以及II-VI , 虽然有助于碳化硅更快普及 , 但恐怕也让后进追兵更难赶上 , 再加上中国也砸下大钱投资 , 市场竞争也更火热 , 环球晶董事长徐秀兰即表示 , 碳化硅快速成长、技术也提升得很快 , 尤其8吋的进度比预期快 , 本来她估计6吋占据市场主流约10年 , 但目前看来未来10年6吋仍重要 , 但8吋比预期更快约2年 , 尤其CREE做得最好最大、技术也提升得很快 , 拉高进入障碍 。
环球晶内部也希望快点赶上进度 , 所以一直进行增产、送样以及小量出货 , 客户也在等 , 所以目前虽然第三代半导体占总营收不到1% , 但规划的资本支出已是公司最大的单位之一 。
徐秀兰认为 , 台湾在硅以及半导体产业相当强 , 现在在原本基础上延伸至第三代半导体材料 , 客户和分销商重叠性高 , 台湾目前也有很多研究单位在做化合物半导体 , 或者研究关键设备的开发 , 今年虽还不够成熟但明年会更好 , 若台湾加快脚步 , 让整个产业链完整化 , 将会非常有利 。
来源:半导体行业观察