Τι είναι το κεραμικό σκάφος γκοφρέτας καρβιδίου πυριτίου (SiC);

Σε διεργασίες ημιαγωγών υψηλής θερμοκρασίας, ο χειρισμός, η στήριξη και η θερμική επεξεργασία των γκοφρετών βασίζονται σε ένα ειδικό υποστηρικτικό εξάρτημα - το σκάφος γκοφρέτας. Καθώς οι θερμοκρασίες της διεργασίας αυξάνονται και οι απαιτήσεις καθαριότητας και ελέγχου σωματιδίων αυξάνονται, τα παραδοσιακά σκάφη γκοφρέτας χαλαζία αποκαλύπτουν σταδιακά ζητήματα όπως η μικρή διάρκεια ζωής, οι υψηλοί ρυθμοί παραμόρφωσης και η κακή αντοχή στη διάβρωση.Κεραμικά σκάφη γκοφρέτας καρβιδίου του πυριτίου (SiC).προέκυψαν σε αυτό το πλαίσιο και έχουν γίνει βασικός φορέας στον εξοπλισμό υψηλής τεχνολογίας θερμικής επεξεργασίας.

Το καρβίδιο του πυριτίου (SiC) είναι ένα μηχανολογικό κεραμικό υλικό που συνδυάζει υψηλή σκληρότητα, υψηλή θερμική αγωγιμότητα και εξαιρετική χημική σταθερότητα. Τα κεραμικά SiC, που σχηματίζονται μέσω πυροσυσσωμάτωσης σε υψηλή θερμοκρασία, όχι μόνο εμφανίζουν ανώτερη αντοχή σε θερμικές κρούσεις αλλά και διατηρούν σταθερή δομή και μέγεθος σε οξειδωτικά και διαβρωτικά περιβάλλοντα. Ως αποτέλεσμα, όταν κατασκευάζεται σε μορφή σκάφους γκοφρέτας, μπορεί να υποστηρίξει αξιόπιστα διεργασίες υψηλής θερμοκρασίας όπως διάχυση, ανόπτηση και οξείδωση, καθιστώντας το ιδιαίτερα κατάλληλο για θερμικές διεργασίες που λειτουργούν σε θερμοκρασίες άνω των 1100°C.

Η δομή των σκαφών γκοφρέτας σχεδιάζεται συνήθως με μια πολυεπίπεδη, παράλληλη διαμόρφωση πλέγματος, ικανή να συγκρατεί δεκάδες ή και εκατοντάδες γκοφρέτες ταυτόχρονα. Τα πλεονεκτήματα των κεραμικών SiC στον έλεγχο των συντελεστών θερμικής διαστολής τα καθιστούν λιγότερο επιρρεπή σε θερμική παραμόρφωση ή μικρορωγμές κατά τη διάρκεια διεργασιών ανύψωσης και πτώσης σε υψηλές θερμοκρασίες. Επιπλέον, η περιεκτικότητα σε μεταλλικές ακαθαρσίες μπορεί να ελέγχεται αυστηρά, μειώνοντας σημαντικά τους κινδύνους μόλυνσης σε υψηλές θερμοκρασίες. Αυτό τα καθιστά εξαιρετικά κατάλληλα για διαδικασίες που είναι εξαιρετικά ευαίσθητες στην καθαριότητα, όπως η κατασκευή συσκευών ισχύος, SiC MOSFET, MEMS και άλλα προϊόντα.

Σε σύγκριση με τα παραδοσιακά σκάφη γκοφρέτας χαλαζία, τα κεραμικά σκάφη με καρβίδιο του πυριτίου έχουν συνήθως διάρκεια ζωής 3-5 φορές μεγαλύτερη σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας και συχνής θερμικής ανακύκλωσης. Η υψηλότερη ακαμψία και η αντοχή τους στην παραμόρφωση επιτρέπουν πιο σταθερή ευθυγράμμιση του πλακιδίου, η οποία συμβάλλει στη βελτίωση της απόδοσης. Το πιο σημαντικό, τα υλικά SiC διατηρούν ελάχιστες αλλαγές διαστάσεων κατά τη διάρκεια συχνών κύκλων θέρμανσης και ψύξης, μειώνοντας το θρυμματισμό των άκρων της πλακέτας ή την απόρριψη σωματιδίων που προκαλείται από την παραμόρφωση του σκάφους γκοφρέτας.

Όσον αφορά την κατασκευή, τα σκάφη γκοφρέτας καρβιδίου του πυριτίου παράγονται συνήθως μέσω πυροσυσσωμάτωσης αντίδρασης (RBSiC), πυκνής πυροσυσσωμάτωσης (SSiC) ή πυροσυσσωμάτωσης με υποβοήθηση πίεσης. Ορισμένα προϊόντα προηγμένης τεχνολογίας χρησιμοποιούν επίσης μηχανική κατεργασία ακριβείας CNC και στίλβωση επιφανειών για να ανταποκρίνονται στις απαιτήσεις ακρίβειας σε επίπεδο γκοφρέτας. Οι τεχνικές διαφορές στον έλεγχο της φόρμουλας, στη διαχείριση ακαθαρσιών και στις διαδικασίες πυροσυσσωμάτωσης μεταξύ διαφορετικών κατασκευαστών επηρεάζουν άμεσα την τελική απόδοση των σκαφών γκοφρέτας.

Σε βιομηχανικές εφαρμογές, τα κεραμικά πλακίδια καρβιδίου του πυριτίου γίνονται σταδιακά η προτιμώμενη επιλογή για τους κατασκευαστές εξοπλισμού υψηλής τεχνολογίας στις διαδικασίες θερμικής επεξεργασίας, από παραδοσιακές συσκευές πυριτίου έως υλικά ημιαγωγών τρίτης γενιάς. Δεν είναι μόνο κατάλληλα για διάφορους εξοπλισμούς θερμικής επεξεργασίας, όπως φούρνους κάθετου σωλήνα και οριζόντιους φούρνους οξείδωσης, αλλά η σταθερή απόδοσή τους σε περιβάλλοντα υψηλής θερμοκρασίας, εξαιρετικά διαβρωτικά παρέχει επίσης ισχυρότερες εγγυήσεις για τη συνέπεια της διαδικασίας και την ικανότητα του εξοπλισμού.

Η σταδιακή διάδοση των κεραμικών σκαφών με καρβίδιο του πυριτίου σηματοδοτεί την επιτάχυνση των προηγμένων κεραμικών υλικών που διεισδύουν στα βασικά εξαρτήματα στήριξης του εξοπλισμού ημιαγωγών. Σε σύγκριση με τα παραδοσιακά υλικά χαλαζία, τα πλεονεκτήματά τους στη σταθερότητα σε υψηλές θερμοκρασίες, τη δομική ακαμψία και την αντοχή στη θερμική κόπωση παρέχουν μια αξιόπιστη βάση υλικού για τη συνεχή εξέλιξη υψηλότερων θερμοκρασιών και πιο αυστηρών παραθύρων διεργασίας. Επί του παρόντος, τα κεραμικά πλακίδια καρβιδίου του πυριτίου 6 ιντσών και 8 ιντσών χρησιμοποιούνται ευρέως στις διαδικασίες μαζικής παραγωγής θερμικής επεξεργασίας συσκευών ισχύος στη βιομηχανία ημιαγωγών. Η προδιαγραφή των 12 ιντσών εισάγεται σταδιακά σε διαδικασίες υψηλής τεχνολογίας και προηγμένες γραμμές παραγωγής, καθιστώντας μια σημαντική κατεύθυνση για την επόμενη φάση συνεργασίας εξοπλισμού και υλικών. Ταυτόχρονα, τα σκάφη γκοφρέτας 2-4 ιντσών συνεχίζουν να παίζουν ρόλο σε πλατφόρμες έρευνας και συγκεκριμένα σενάρια διεργασιών, όπως η επεξεργασία υποστρώματος LED και η επαλήθευση διαδικασίας. Τα σκάφη κεραμικής γκοφρέτας από καρβίδιο πυριτίου θα επιδείξουν μεγαλύτερα πλεονεκτήματα στη σταθερότητα, τον έλεγχο μεγέθους και την χωρητικότητα του πλακιδίου, οδηγώντας τη συνεχή εξέλιξη της σχετικής τεχνολογίας κεραμικών υλικών.