回顧現今主流碳化矽磊晶設備特點

前言：

　　與矽基半導體主流的矽磊晶設備最大的不同點是，碳化矽磊晶設備(甚至是整個化合物半導體磊晶設備)仍然在沿用五十年前的熱壁式反應腔體為主軸的設計概念，而非矽基半導體磊晶設備主流的，應用材料與先藝科技為代表的，強調精準溫控的冷壁式反應腔體。

　　因此在碳化矽磊晶設備仍然可以看到，歷史長河中，應用材料創業成為半導體製造設備商之前，矽基半導體仍然癡心夢想著積體電路的美麗新世界，卻猶困於堆滿結晶瑕疵的簡單電晶體世界，做著一再困獸猶鬥的無謂努力。

現今主流碳化矽磊晶設備：

  • 以設計簡單，成本低廉著稱的義大利LPE公司(於2022十月三日被先藝科技所併購)之水平單片式碳化矽磊晶設備，同時也是目前中國大陸地區全國產化的碳化矽磊晶設備的主流設計，其腔體如下圖所示：

LPE熱壁式反應腔溫度分佈模擬仿真圖

  • 宣稱是熱壁式改良版的日本Nuflare單片垂直式碳化矽磊晶設備，希望藉其大幅拉高近兩米，總高接近三米的反應腔體，可以改善反應腔頂部的副產品沉積來減少掉落物所引發的結晶瑕疵(有些微改善，但卻需付出重大成本代價)，其腔體如下圖所示(圖中代號120與100(含102與104)為加熱器)：

Nuflare垂直熱壁式反應腔剖面示意圖

  • 對外表明是更加改良的溫壁式德國愛思強(Aixtron)多片水平式G5型號碳化矽磊晶設備，採用底部三組電熱絲加熱，號稱可以改善反應腔內壁的副產品沉積來減少掉落物所引發的結晶瑕疵(有些微改善，但卻同樣需付出重大成本代價)，其腔體如下圖(代號28為加熱器)所示：

愛思強多片溫壁式反應腔剖面示意圖

　　因此，以上三種目前全球前三大主流碳化矽磊晶設備機種，全然奠基於原本在矽基半導體產業歸屬於上個世紀七十年代的骨董級設計理念，引導了目前全世界蜂擁而至的碳化矽磊晶設備後起之秀們的設計思想主流。

　　然而，其溫度分布顯然嚴重違反了表面科學中，關於化學汽相沉積法對於溫度達到反應溫度以晶圓表面為限，其餘反應腔體內應儘可能保持在恆定的，儘可能遠低於反應溫度的理想狀態，與此規範相去甚遠，因此而導致了目前所見，碳化矽功率元件普遍受困於成本居高不下，講究優質高可靠性，使用壽命需長達十年的車規級功率元件之良率一直謙卑到一整個不行的困境。

現今主流矽磊晶設備供應商有否可能進入碳化矽磊晶市場：

　　2023年十11月1日於深圳市政府所舉辦的半導體科技論壇中，美國應用材料副總裁原先生坦承，應用材料尚未就進軍包括碳化矽磊晶在內的化合物半導體磊晶設備市場做好準備。

　　至於先藝科技則是，早於2022年10月3日為進軍中包括碳化矽磊晶在內的化合物半導體磊晶設備市場，一舉斥巨資併購義大利LPE公司所有股權，藉此搶進此一市場，而非挾其久居矽基磊晶設備全球亞軍之實力，加以研究改良搶佔此一高速成長市場。

結論：

　　綜上所述，環顧全球竟無一家公司有十足把握立足碳化矽磊晶市場，以橫掃天下碳化矽磊晶瑕疵為己任，力救全世界碳化矽功率元件廠商於良率低下之陷溺之中。

　　那麼，愛華科技何德何能，竟敢妄想憑一己之力，擔此重任？原因何在？

　　敬請稍安勿躁，且聽愛華科技將來為您專章說分明。感謝您的理解與諒解！