Υλικό επιταξίας καρβιδίου πυριτίου

Το καρβίδιο του πυριτίου, με τον χημικό τύπο SIC, είναι ένα σύνθετο υλικό ημιαγωγού που σχηματίζεται από ισχυρούς ομοιοπολικούς δεσμούς μεταξύ στοιχείων πυριτίου (SI) και άνθρακα (C). Με τις εξαιρετικές φυσικές και χημικές του ιδιότητες, παίζει όλο και πιο σημαντικό ρόλο σε πολλούς βιομηχανικούς τομείς, ειδικά στην απαιτητική διαδικασία παραγωγής ημιαγωγών.

Ⅰ. Βασικές φυσικές ιδιότητες του καρβιδίου πυριτίου (sic)

Η κατανόηση των φυσικών ιδιοτήτων του SIC είναι η βάση για την κατανόηση της αξίας εφαρμογής του:

1) υψηλή σκληρότητα:

Η σκληρότητα του SIC Mohs είναι περίπου 9-9,5, δεύτερη μόνο στο Diamond. Αυτό σημαίνει ότι έχει εξαιρετική αντοχή στη φθορά και τη γρατσουνιά.

Τιμή εφαρμογής: Στην επεξεργασία ημιαγωγών, αυτό σημαίνει ότι τα μέρη που κατασκευάζονται από SIC (όπως ρομποτικοί βραχίονες, τσοκ, δίσκοι λείανσης) έχουν μεγαλύτερη διάρκεια ζωής, μειώνουν την παραγωγή σωματιδίων που προκαλούνται από τη φθορά και έτσι βελτιώνουν την καθαριότητα και τη σταθερότητα της διαδικασίας.

2) Εξαιρετικές θερμικές ιδιότητες:

● Υψηλή θερμική αγωγιμότητα: 

Η θερμική αγωγιμότητα του SIC είναι πολύ υψηλότερη από εκείνη των παραδοσιακών υλικών πυριτίου και πολλών μετάλλων (έως 300-490W/(M⋅K) σε θερμοκρασία δωματίου, ανάλογα με την κρυστάλλινη μορφή και την καθαρότητά του).

Τιμή εφαρμογής: Μπορεί να διαλύσει τη θερμότητα γρήγορα και αποτελεσματικά. Αυτό είναι κρίσιμο για τη διάχυση θερμότητας των συσκευών ημιαγωγών υψηλής ισχύος, οι οποίες μπορούν να αποτρέψουν την υπερθέρμανση και την αποτυχία της συσκευής και να βελτιώσουν την αξιοπιστία και την απόδοση της συσκευής. Στον εξοπλισμό επεξεργασίας, όπως θερμαντήρες ή πλάκες ψύξης, η υψηλή θερμική αγωγιμότητα εξασφαλίζει την ομοιομορφία της θερμοκρασίας και την γρήγορη απόκριση.

● Λειτουργός συντελεστής θερμικής διαστολής: Το SIC έχει ελάχιστη μεταβολή διαστάσεων σε ένα ευρύ φάσμα θερμοκρασιών.

Τιμή εφαρμογής: Σε διεργασίες ημιαγωγών που αντιμετωπίζουν δραστικές αλλαγές θερμοκρασίας (όπως ταχεία θερμική ανόπτηση), τα τμήματα SIC μπορούν να διατηρήσουν το σχήμα και την ακρίβειά τους διαστάσεων, να μειώσουν το στρες και την παραμόρφωση που προκαλείται από τη θερμική αναντιστοιχία και να εξασφαλίσει την ακρίβεια της επεξεργασίας και την απόδοση των συσκευών.

● Εξαιρετική θερμική σταθερότητα: Το SIC μπορεί να διατηρήσει τη δομή και τη σταθερότητα της απόδοσης σε υψηλές θερμοκρασίες και μπορεί να αντέξει τις θερμοκρασίες μέχρι 1600 ∘C ή ακόμα υψηλότερα σε αδρανή ατμόσφαιρα.

Τιμή εφαρμογής: Κατάλληλο για περιβάλλοντα διεργασιών υψηλής θερμοκρασίας, όπως επιταξιακή ανάπτυξη, οξείδωση, διάχυση κ.λπ. και δεν είναι εύκολο να αποσυντεθεί ή να αντιδράσει με άλλες ουσίες.

● Καλή αντοχή σε θερμικό σοκ: ικανή να αντέξει τις ταχείες αλλαγές θερμοκρασίας χωρίς ρωγμές ή ζημιά.

Τιμή εφαρμογής: Τα εξαρτήματα SIC είναι πιο ανθεκτικά σε βήματα διαδικασίας που απαιτούν ταχεία αύξηση και πτώση της θερμοκρασίας.

3) Ανώτερες ηλεκτρικές ιδιότητες (ειδικά για συσκευές ημιαγωγών):

● Ευρεία ζώνη: Το bandgap του SIC είναι περίπου τρεις φορές αυτό του πυριτίου (SI) (για παράδειγμα, το 4H-SIC είναι περίπου 3,26ev και Si είναι περίπου 1,12EV).

Τιμή εφαρμογής:

Υψηλή θερμοκρασία λειτουργίας: Η ευρεία ζώνη ζώνης καθιστά την εγγενή συγκέντρωση φορέα συσκευών SIC ακόμα πολύ χαμηλής σε υψηλές θερμοκρασίες, ώστε να μπορεί να λειτουργεί σε θερμοκρασίες πολύ υψηλότερες από τις συσκευές πυριτίου (έως 300 ° C ή περισσότερο).

Υψηλή κατανομή ηλεκτρικού πεδίου: Η αντοχή στο ηλεκτρικό πεδίο κατάρρευσης του SIC είναι σχεδόν 10 φορές αυτή του πυριτίου. Αυτό σημαίνει ότι στο ίδιο επίπεδο αντίστασης τάσης, οι συσκευές SIC μπορούν να γίνουν λεπτότερες και η αντίσταση στην περιοχή μετατόπισης είναι μικρότερη, μειώνοντας έτσι τις απώλειες αγωγιμότητας.

Ισχυρή αντίσταση ακτινοβολίας: Το ευρύ bandgap το καθιστά επίσης καλύτερη αντοχή στην ακτινοβολία και είναι κατάλληλη για ειδικά περιβάλλοντα όπως η αεροδιαστημική.

● Υψηλή ταχύτητα μετατόπισης ηλεκτρονίων Electron: Η ταχύτητα μετατόπισης ηλεκτρονίων κορεσμού του SIC είναι διπλάσια από αυτή του πυριτίου.

Τιμή εφαρμογής: Αυτό επιτρέπει στις συσκευές SIC να λειτουργούν σε υψηλότερες συχνότητες μεταγωγής, γεγονός που είναι ευεργετική για τη μείωση του όγκου και του βάρους των παθητικών εξαρτημάτων όπως οι επαγωγείς και οι πυκνωτές στο σύστημα και η βελτίωση της πυκνότητας ισχύος του συστήματος.

4) Εξαιρετική χημική σταθερότητα:

Το SIC έχει ισχυρή αντοχή στη διάβρωση και δεν αντιδρά με τα περισσότερα οξέα, βάσεις ή λιωμένα άλατα σε θερμοκρασία δωματίου. Αντιδρά με ορισμένα ισχυρά οξειδωτικά ή λιωμένες βάσεις μόνο σε υψηλές θερμοκρασίες.

Αξία εφαρμογής: Σε διαδικασίες που περιλαμβάνουν διαβρωτικές χημικές ουσίες όπως η υγρή χάραξη και ο καθαρισμός των ημιαγωγών, τα συστατικά SIC (όπως τα σκάφη, οι σωλήνες και τα ακροφύσια) έχουν μεγαλύτερη διάρκεια ζωής και χαμηλότερο κίνδυνο μόλυνσης. Σε ξηρές διεργασίες όπως η χάραξη στο πλάσμα, η ανοχή του στο πλάσμα είναι επίσης καλύτερη από πολλά παραδοσιακά υλικά.

5)Υψηλή καθαρότητα (υψηλή καθαρότητα εφικτή):

Τα υλικά SIC υψηλής καθαρότητας μπορούν να παρασκευαστούν με μεθόδους όπως η εναπόθεση χημικών ατμών (CVD).

Τιμή χρήστη: Στην κατασκευή ημιαγωγών, η καθαρότητα των υλικών είναι κρίσιμη και τυχόν ακαθαρσίες μπορεί να επηρεάσουν την απόδοση και την απόδοση των συσκευών. Τα συστατικά SIC υψηλής καθαρότητας ελαχιστοποιούν τη μόλυνση των πλακών πυριτίου ή των περιβάλλοντος επεξεργασίας.

Ⅱ. Εφαρμογή καρβιδίου πυριτίου (sic) ως επιταξιακό υπόστρωμα

Τα SIC Single Crystal Gafers είναι βασικά υλικά υποστρώματος για την κατασκευή συσκευών υψηλής απόδοσης SIC Power (όπως MOSFETs, JFETs, SBDs) και συσκευές RF/Power NF (GAN).

Ειδικά σενάρια και χρήσεις εφαρμογών:

1) Επιξία SIC-ON-SIC:

Χρήση: Σε ένα ενιαίο κρύσταλλο SIC υψηλής καθαρότητας, ένα επιταξιακό στρώμα SIC με συγκεκριμένο ντόπινγκ και πάχος αναπτύσσεται από χημική επιταξία ατμών (CVD) για την κατασκευή της ενεργού περιοχής των συσκευών ισχύος SIC.

Τιμή εφαρμογής: Η εξαιρετική θερμική αγωγιμότητα του υποστρώματος SIC βοηθά τη συσκευή να διαλύσει τη θερμότητα και τα ευρύτατα χαρακτηριστικά της ζώνης επιτρέπουν στη συσκευή να αντέχει σε υψηλή τάση, υψηλή θερμοκρασία και λειτουργία υψηλής συχνότητας. Αυτό καθιστά τις συσκευές SIC Power να αποδίδουν καλά σε νέα ενεργειακά οχήματα (ηλεκτρικός έλεγχος, σωρούς φόρτισης), φωτοβολταϊκούς μετατροπείς, βιομηχανικές κινητικές κινήσεις, έξυπνα δίκτυα και άλλα πεδία, βελτιώνοντας σημαντικά την αποτελεσματικότητα του συστήματος και τη μείωση του μεγέθους και του βάρους του εξοπλισμού.

2) επιταξία Gan-on-SIC:

Χρήση: Τα υποστρώματα SIC είναι ιδανικά για την καλλιέργεια υψηλής ποιότητας επιταξιακά στρώματα (ειδικά για συσκευές RF υψηλής συχνότητας, υψηλής ισχύος, όπως το HEMTs) λόγω της καλής αντιστοίχισης πλέγματος με το GAN (σε σύγκριση με το ζαφείρι και το πυρίτιο) και την εξαιρετικά υψηλή θερμική αγωγιμότητα.

Τιμή εφαρμογής: Τα υποστρώματα SIC μπορούν να διεξάγουν αποτελεσματικά μια μεγάλη ποσότητα θερμότητας που παράγονται από τις συσκευές GAN κατά τη διάρκεια της λειτουργίας για να εξασφαλιστεί η αξιοπιστία και η απόδοση των συσκευών. Αυτό καθιστά τις συσκευές GAN-ON-SIC να έχουν αναντικατάστατα πλεονεκτήματα σε σταθμούς βάσης επικοινωνίας 5G, συστήματα ραντάρ, ηλεκτρονικά αντίμετρα και άλλα πεδία.

Ⅲ. Εφαρμογή καρβιδίου πυριτίου (sic) ως επικάλυψη

Οι επικαλύψεις SIC εναποτίθενται συνήθως στην επιφάνεια των υποστρωμάτων όπως γραφίτη, κεραμικά ή μέταλλα με μέθοδο CVD για να δώσουν τις εξαιρετικές ιδιότητες του υποστρώματος SIC.

Ειδικά σενάρια και χρήσεις εφαρμογών:

1) Στοιχεία εξοπλισμού χάραξης πλάσματος:

Παραδείγματα εξαρτημάτων: ντους, επενδύσεις θαλάμου, επιφάνειες ESC, δαχτυλίδια εστίασης, παράθυρα χάραξης.

Χρήσεις: Σε περιβάλλον πλάσματος, αυτά τα συστατικά βομβαρδίζονται από ιόντα υψηλής ενέργειας και διαβρωτικά αέρια. Οι επικαλύψεις SIC προστατεύουν αυτά τα κρίσιμα συστατικά από τη ζημιά με την υψηλή σκληρότητα τους, την υψηλή χημική σταθερότητα και την αντίσταση στη διάβρωση του πλάσματος.

Τιμή εφαρμογής: Επέκταση της διάρκειας ζωής των εξαρτημάτων, μείωση των σωματιδίων που παράγονται από τη διάβρωση των εξαρτημάτων, τη βελτίωση της σταθερότητας και της επαναληψιμότητας των διαδικασιών, τη μείωση του κόστους συντήρησης και του χρόνου διακοπής και την εξασφάλιση της καθαριότητας της επεξεργασίας των δισκίων.

2) Συστατικά εξοπλισμού επιταξιακής ανάπτυξης:

Παραδείγματα εξαρτημάτων: μεταφορείς ευαισθητοποίησης/πλακιδίων, στοιχεία θερμαντήρα.

Χρήσεις: Σε περιβάλλοντα επιταξιακής ανάπτυξης υψηλής θερμοκρασίας, υψηλής θερμοκρασίας, οι επικαλύψεις SIC (συνήθως SIC υψηλής καθαρότητας) μπορούν να παρέχουν εξαιρετική σταθερότητα υψηλής θερμοκρασίας και χημική αδράνεια για την πρόληψη της αντίδρασης με αέρια διεργασιών ή την απελευθέρωση ακαθαρσιών.

Τιμή εφαρμογής: Εξασφαλίστε την ποιότητα και την καθαρότητα του επιταξιακού στρώματος, βελτιώστε την ομοιομορφία και την ακρίβεια ελέγχου.

3) Άλλα εξαρτήματα εξοπλισμού διεργασίας:

Παραδείγματα συστατικών: δίσκοι γραφίτη του εξοπλισμού MOCVD, σκάφη επικαλυμμένα με SIC (σκάφη διάχυσης/οξείδωσης).

Χρήσεις: Παρέχετε ανθεκτικές στη διάβρωση, ανθεκτικές σε υψηλές θερμοκρασίες, επιφάνειες υψηλής καθαρότητας.

Τιμή εφαρμογής: Βελτίωση της αξιοπιστίας της διαδικασίας και της ζωής των εξαρτημάτων.

Ⅳ. Εφαρμογή καρβιδίου πυριτίου (sic) ως άλλα συγκεκριμένα στοιχεία προϊόντος (άλλα συγκεκριμένα στοιχεία προϊόντος)

Εκτός από το ότι είναι υπόστρωμα και επικάλυψη, η ίδια η SIC επεξεργάζεται επίσης άμεσα σε διάφορα συστατικά ακριβείας λόγω της εξαιρετικής ολοκληρωμένης απόδοσής του.

Ειδικά σενάρια και χρήσεις εφαρμογών:

1) Χειρισμός και εξαρτήματα μεταφοράς πλακιδίων:

Παραδείγματα εξαρτημάτων: ρομπότ τελικών τελεστών, τσοκ κενών, λαβές άκρων, καρφίτσες ανύψωσης.

Χρήση: Αυτά τα εξαρτήματα απαιτούν υψηλή ακαμψία, υψηλή αντοχή στη φθορά, χαμηλή θερμική διαστολή και υψηλή καθαρότητα για να εξασφαλιστεί ότι δεν παράγονται σωματίδια, δεν υπάρχουν γρατζουνιές και δεν υπάρχει παραμόρφωση λόγω αλλαγών θερμοκρασίας κατά τη μεταφορά των πλακών με υψηλή ταχύτητα και την υψηλή ακρίβεια.

Τιμή εφαρμογής: Βελτιώστε την αξιοπιστία και την καθαριότητα της μετάδοσης των πλακιδίων, μειώστε τη ζημιά των πλακιδίων και διασφαλίστε τη σταθερή λειτουργία των αυτοματοποιημένων γραμμών παραγωγής.

2) Εξοπλισμός διεργασίας υψηλής θερμοκρασίας Δομικά μέρη:

Παραδείγματα εξαρτημάτων: σωλήνες κλιβάνου για διάχυση/οξείδωση, σκάφη/πρόβολα, σωλήνες προστασίας θερμοστοιχείων, ακροφύσια.

Εφαρμογή: Χρησιμοποιήστε την αντοχή υψηλής θερμοκρασίας του SIC, την αντοχή σε θερμικό σοκ, τη χημική αδράνεια και τα χαμηλά χαρακτηριστικά ρύπανσης.

Τιμή εφαρμογής: Παρέχετε ένα σταθερό περιβάλλον διεργασίας σε οξείδωση, διάχυση, ανόπτηση και άλλες διαδικασίες, επεκτείνετε τη διάρκεια ζωής του εξοπλισμού και μειώστε τη συντήρηση.

3) Κεραμικά εξαρτήματα ακριβείας:

Παραδείγματα συστατικών: ρουλεμάν, σφραγίδες, οδηγοί, πλάκες.

Εφαρμογή: Χρησιμοποιήστε την υψηλή σκληρότητα του SIC, την αντίσταση στη φθορά, την αντίσταση στη διάβρωση και τη σταθερότητα των διαστάσεων.

Τιμή εφαρμογής: Εξαιρετική απόδοση σε ορισμένα μηχανικά εξαρτήματα που απαιτούν υψηλή ακρίβεια, μεγάλη διάρκεια ζωής και αντίσταση σε σκληρά περιβάλλοντα, όπως ορισμένα εξαρτήματα που χρησιμοποιούνται στον εξοπλισμό CMP (χημική μηχανική στίλβωση).

4) Οπτικά εξαρτήματα:

Παραδείγματα εξαρτημάτων: καθρέφτες για οπτικά ακτίνων UV/X, οπτικά παράθυρα.

Χρήσεις: Η υψηλή ακαμψία, η χαμηλή θερμική διαστολή της SIC, η υψηλή θερμική αγωγιμότητα και η γυαλιστικότητα καθιστούν το ιδανικό υλικό για την κατασκευή καθρέφτη μεγάλης κλίμακας, μεγάλης σταθερότητας (ειδικά σε διαστημικά τηλεσκόπια ή πηγές ακτινοβολίας συγχρονισμού).

Τιμή εφαρμογής: Παρέχει εξαιρετική οπτική απόδοση και σταθερότητα διαστάσεων υπό ακραίες συνθήκες.