半導體外延爐主要是用于晶圓制造的核心設備,在半導體制造流程中扮演著不可或缺的角色。下列以其作用、運用階段及必要性三方面進行表明:
一、功能和基本原理
外延爐根據液相外延性(VPE)或高效液相外延性(LPE)技術性,在多晶硅基板表層生長發育一層與基板晶向同樣、電阻可控單晶體層。這一過程相近“結晶延展”,可控制外延性厚度、摻雜濃度及晶格結構,完成彈性散射測量精度原材料堆積。比如,在硅晶圓上生長發育氮化硅外延層時,外延性爐需要在超高壓高溫條件下保持氣體壓力與溫度穩定,保證外延層品質。
二、在晶圓制造中的運用階段
主要材料制取:在晶圓制造前期,外延性爐用于在拋光后的單晶體基板上生長發育外延層,為下一步元器件生產制造提供高品質原材料基本。比如,電力電子器件需要在低阻抗基板上生長發育高阻外延層以平衡擊穿場強與串聯電阻。
元器件性能調優:根據外延生長可以實現異質結、雙層或多組分化合物結構,達到高頻率大電力電子器件對設備耐壓、高電壓及無耗的需要。比如,氮化硅外延性爐生長同質性外延性材質是碳化硅芯片生產制造的重要環節。
加工工藝兼容模式:外延性技術性能與掩膜技術結合,在指定區域開展可選擇性外延生長,或者通過摻雜濃度調整完成功能性要求,為集成電路制造給予協調能力。
三、必要性剖析
技術核心性:外延爐是承攬基板與芯片生產的關鍵設備,直接關系芯片級別與合格率。比如,氮化硅外延性爐的技術突破(如國內6英尺設備對標國際流行)可支撐點中國芯片產業大規模的發展趨勢。
產業基礎性:在8-12英尺半導體材料大硅片設備領域,外延性爐與單晶爐、氧化爐、光刻技術等設施共同構成了詳細加工工藝鏈,是晶圓制造不可或缺的一環。
創新驅動力:外延爐的技術發展(如立柱式雙片構造、承重盤定位設備)可明顯提高生產能力、減少不合格率,推進5G通訊、新能源車等行業芯片生產的產品升級。