مواد اپی کلیسای کاربید سیلیکون

کاربید سیلیکون ، با فرمول شیمیایی SIC ، یک ماده نیمه هادی مرکب است که توسط پیوندهای کووالانسی قوی بین عناصر سیلیکون (SI) و کربن (C) تشکیل می شود. با خاصیت فیزیکی و شیمیایی عالی خود ، نقش مهمی در بسیاری از زمینه های صنعتی ، به ویژه در فرآیند تولید نیمه هادی خواستار دارد.

Ⅰبشر خصوصیات فیزیکی اصلی کاربید سیلیکون (sic)

درک خصوصیات فیزیکی SIC پایه و اساس درک ارزش کاربرد آن است:

1) سختی زیاد:

سختی Mohs Sic در حدود 9-9.5 است که فقط به الماس دوم است. این بدان معنی است که از مقاومت و مقاومت در برابر خراش عالی برخوردار است.

مقدار کاربرد: در پردازش نیمه هادی ، این بدان معنی است که قطعات ساخته شده از SIC (مانند بازوهای رباتیک ، چاک ، دیسک های سنگ زنی) عمر طولانی تری دارند ، تولید ذرات ناشی از سایش را کاهش می دهند و در نتیجه پاکیزگی و پایداری روند را بهبود می بخشند.

2) خواص حرارتی عالی:

redad هدایت حرارتی بالا: 

هدایت حرارتی SIC بسیار بالاتر از مواد سنتی سیلیکون و بسیاری از فلزات (حداکثر 300-490W/(m⋅K) در دمای اتاق ، بسته به شکل کریستال و خلوص آن) است.

مقدار کاربرد: می تواند گرما را به سرعت و کارآمد از بین ببرد. این امر برای اتلاف گرما دستگاههای نیمه هادی با قدرت بسیار مهم است که می تواند از گرمای بیش از حد دستگاه و خرابی جلوگیری کند و قابلیت اطمینان و عملکرد دستگاه را بهبود بخشد. در تجهیزات فرآیند ، مانند بخاری یا صفحات خنک کننده ، هدایت حرارتی بالا یکنواختی دما و پاسخ سریع را تضمین می کند.

wep ضریب انبساط حرارتی کم: SIC تغییر بعدی کمی در محدوده دمای گسترده دارد.

مقدار کاربرد: در فرآیندهای نیمه هادی که تغییرات شدید دمای دمای (مانند بازپرداخت سریع حرارتی) را تجربه می کنند ، قطعات SIC می توانند شکل و دقت بعدی خود را حفظ کنند ، استرس و تغییر شکل ناشی از عدم تطابق حرارتی را کاهش دهند و از دقت پردازش و عملکرد دستگاه اطمینان حاصل کنند.

stability ثبات حرارتی عالی: SIC می تواند ساختار و پایداری عملکرد خود را در دماهای بالا حفظ کند و در یک فضای بی اثر می تواند در برابر دمای تا 1600 درجه سانتیگراد یا حتی بالاتر باشد.

مقدار کاربرد: مناسب برای محیط های فرآیند درجه حرارت بالا مانند رشد اپیتاکسیال ، اکسیداسیون ، انتشار و غیره است و تجزیه یا واکنش با سایر مواد آسان نیست.

starce مقاومت در برابر شوک حرارتی خوب: قادر به مقاومت در برابر تغییرات سریع درجه حرارت بدون ترک خوردگی یا آسیب است.

مقدار کاربرد: اجزای SIC در مراحل فرآیند که نیاز به افزایش سریع و سقوط دما دارند ، از دوام بیشتری برخوردار هستند.

3） خصوصیات الکتریکی برتر (مخصوصاً برای دستگاههای نیمه هادی):

bandgap Wide Bandgap: باند SIC حدود سه برابر سیلیکون (SI) است (به عنوان مثال ، 4H-SIC حدود 3.26EV و SI در حدود 1.12EV است).

مقدار برنامه:

دمای بالای کار: باند گسترده باعث می شود غلظت حامل ذاتی دستگاههای SIC هنوز در دماهای بالا بسیار کم باشد ، بنابراین می تواند در دماهای بسیار بالاتر از دستگاه های سیلیکون (حداکثر 300 درجه یا بیشتر) کار کند.

میدان الکتریکی با شکست بالا: قدرت میدان الکتریکی خرابی SIC تقریباً 10 برابر سیلیکون است. این بدان معنی است که در همان سطح مقاومت ولتاژ ، دستگاه های SIC می توانند نازک تر شوند و مقاومت ناحیه رانش کوچکتر است ، در نتیجه تلفات هدایت را کاهش می دهد.

مقاومت در برابر تابش شدید: باند گسترده همچنین باعث می شود که مقاومت در برابر تابش بهتر داشته باشد و برای محیط های خاص مانند هوافضا مناسب است.

● سرعت رانش الکترون اشباع بالا: سرعت رانش الکترونی اشباع SIC دو برابر سیلیکون است.

مقدار کاربرد: این دستگاه های SIC را قادر می سازد در فرکانس های سوئیچینگ بالاتر کار کنند ، که برای کاهش حجم و وزن اجزای منفعل مانند سلف و خازن در سیستم و بهبود تراکم قدرت سیستم مفید است.

4） ثبات شیمیایی عالی:

SIC از مقاومت در برابر خوردگی قوی برخوردار است و با بیشتر اسیدها ، پایه ها یا نمک های مذاب در دمای اتاق واکنش نشان نمی دهد. این واکنش با اکسیدان های قوی یا پایه های مذاب فقط در دماهای بالا واکنش نشان می دهد.

مقدار کاربرد: در فرآیندهای مربوط به مواد شیمیایی خورنده مانند اچ و تمیز کردن نیمه هادی ، اجزای SIC (مانند قایق ، لوله و نازل) عمر خدمات بیشتری دارند و خطر کمتری از آلودگی دارند. در فرآیندهای خشک مانند اچ پلاسما ، تحمل آن نسبت به پلاسما نیز بهتر از بسیاری از مواد سنتی است.

5خلوص بالا (خلوص بالا قابل دستیابی):

مواد SIC با خلوص بالا می توانند با روش هایی مانند رسوب بخار شیمیایی (CVD) تهیه شوند.

ارزش کاربر: در ساخت نیمه هادی ، خلوص مواد بسیار مهم است و هرگونه ناخالصی ممکن است بر عملکرد و عملکرد دستگاه تأثیر بگذارد. اجزای SIC با خلوص بالا آلودگی ویفرهای سیلیکون یا محیط های فرآیند را به حداقل می رسانند.

Ⅱبشر استفاده از کاربید سیلیکون (SIC) به عنوان بستر اپی توپیال

ویفرهای کریستالی تک SIC مواد اصلی بستر برای تولید دستگاه های قدرت SIC با کارایی بالا (مانند MOSFETS ، JFETS ، SBDS) و دستگاه های RF/Nitride Gallium (GAN) هستند.

سناریوهای برنامه خاص و کاربردهای خاص:

1) epitaxy sic-on-sic:

استفاده: در یک بستر کریستالی تک با خلوص بالا ، یک لایه اپیتاکسیال SIC با دوپینگ خاص و ضخامت توسط اپیتاکس شیمیایی بخار (CVD) برای ساخت منطقه فعال دستگاه های قدرت SIC رشد می کند.

مقدار کاربرد: هدایت حرارتی عالی بستر SIC به دستگاه کمک می کند تا گرما را از بین ببرد ، و ویژگی های باند گسترده ای دستگاه را قادر می سازد در برابر ولتاژ بالا ، درجه حرارت بالا و عملکرد فرکانس بالا مقاومت کند. این امر باعث می شود دستگاه های برق SIC در وسایل نقلیه انرژی جدید (کنترل الکتریکی ، شمع های شارژ) ، اینورترهای فتوولتائیک ، درایوهای موتور صنعتی ، شبکه های هوشمند و سایر زمینه ها عملکرد خوبی داشته باشند ، به طور قابل توجهی کارایی سیستم و کاهش اندازه و وزن تجهیزات را بهبود بخشند.

2) اپیتاکس Gan-on-Sic:

استفاده: بسترهای SIC برای رشد لایه های اپیتاکسیال GAN با کیفیت بالا (به ویژه برای دستگاه های RF با فرکانس بالا ، پر قدرت مانند HEMTS) به دلیل تطبیق شبکه خوب آنها با GAN (در مقایسه با یاقوت کبود و سیلیکون) و هدایت حرارتی بسیار بالا ایده آل هستند.

مقدار کاربرد: بسترهای SIC می توانند مقدار زیادی از گرمای تولید شده توسط دستگاه های GAN را در حین کار انجام دهند تا از قابلیت اطمینان و عملکرد دستگاه ها اطمینان حاصل شود. این باعث می شود دستگاه های GAN-on-Sic در ایستگاه های پایه ارتباطی 5G ، سیستم های رادار ، اقدامات متقابل الکترونیکی و سایر زمینه ها از مزایای غیر قابل تعویض برخوردار باشند.

Ⅲبشر استفاده از کاربید سیلیکون (SIC) به عنوان پوشش

پوشش های SIC معمولاً بر روی سطح بسترها مانند گرافیت ، سرامیک یا فلزات با روش CVD قرار می گیرند تا به ویژگی های عالی بستر SIC ارائه دهند.

سناریوهای برنامه خاص و کاربردهای خاص:

1) اجزای تجهیزات اچینگ پلاسما:

نمونه هایی از مؤلفه ها: سر دوش ، آسترهای محفظه ، سطوح ESC ، حلقه های تمرکز ، ویندوز اچ.

موارد استفاده: در یک محیط پلاسما ، این مؤلفه ها توسط یون های پر انرژی و گازهای خورنده بمباران می شوند. پوشش های SIC با سختی زیاد ، ثبات شیمیایی بالا و مقاومت در برابر فرسایش پلاسما ، این اجزای مهم را از آسیب در برابر آسیب محافظت می کنند.

مقدار کاربرد: افزایش عمر مؤلفه ، کاهش ذرات ناشی از فرسایش جزء ، بهبود ثبات و تکرار روند ، کاهش هزینه های نگهداری و خرابی و اطمینان از پاکیزگی پردازش ویفر.

2) اجزای تجهیزات رشد اپیتاکسیال:

نمونه هایی از مؤلفه ها: حساس کننده/حامل ویفر ، عناصر بخاری.

موارد استفاده: در محیط های رشد با درجه حرارت بالا ، با خلوص بالا ، پوشش های SIC (معمولاً با خلوص بالا) می توانند پایداری عالی درجه حرارت بالا و بی تحرک شیمیایی را برای جلوگیری از واکنش با گازهای فرآیند یا انتشار ناخالصی ها فراهم کنند.

مقدار کاربرد: از کیفیت و خلوص لایه epitaxial ، بهبود یکنواختی دما و دقت کنترل اطمینان حاصل کنید.

3) سایر اجزای تجهیزات فرآیند:

نمونه های مؤلفه: دیسک های گرافیتی از تجهیزات MOCVD ، قایق های پوشش داده شده SIC (قایق هایی برای انتشار/اکسیداسیون).

موارد استفاده: سطوح مقاوم در برابر درجه حرارت ، مقاوم در برابر دمای بالا و با سرعت بالا را فراهم کنید.

ارزش کاربرد: قابلیت اطمینان روند و عمر مؤلفه را بهبود بخشید.

Ⅳبشر کاربرد کاربید سیلیکون (SIC) به عنوان سایر مؤلفه های خاص محصول (سایر مؤلفه های خاص محصول)

علاوه بر اینکه یک بستر و روکش است ، خود SIC نیز به دلیل عملکرد جامع عالی خود به طور مستقیم به مؤلفه های مختلف دقیق پردازش می شود.

سناریوهای برنامه خاص و کاربردهای خاص:

1) اجزای انتقال و انتقال ویفر:

نمونه هایی از مؤلفه ها: اثرات انتهای ربات ، شکاف های خلاء ، لبه های لبه ، پین های آسانسور.

استفاده: این مؤلفه ها به استحکام بالا ، مقاومت در برابر سایش زیاد ، گسترش حرارتی کم و خلوص بالا نیاز دارند تا اطمینان حاصل شود که هیچ ذره ای تولید نمی شود ، خراش ویفر و تغییر شکل به دلیل تغییر دما هنگام حمل ویفر با سرعت بالا و دقت بالا وجود ندارد.

مقدار کاربرد: قابلیت اطمینان و پاکیزگی انتقال ویفر را بهبود بخشید ، آسیب ویفر را کاهش داده و از عملکرد پایدار خطوط تولید خودکار اطمینان حاصل کنید.

2) تجهیزات فرآیند درجه حرارت بالا قطعات ساختاری:

نمونه هایی از مؤلفه ها: لوله های کوره برای انتشار/اکسیداسیون ، قایق ها/کنگره ها ، لوله های محافظت از ترموکوپل ، نازل.

کاربرد: از استحکام دمای بالای SIC ، مقاومت در برابر شوک حرارتی ، عدم تحرک شیمیایی و خصوصیات آلودگی کم استفاده کنید.

مقدار کاربرد: یک محیط فرآیند پایدار را در اکسیداسیون درجه حرارت بالا ، انتشار ، بازپخت و سایر فرآیندها فراهم کنید ، عمر تجهیزات را گسترش داده و نگهداری را کاهش دهید.

3) اجزای سرامیکی دقیق:

نمونه های مؤلفه: یاتاقان ها ، مهر و موم ها ، راهنماها ، صفحات لپه.

کاربرد: از سختی زیاد SIC ، مقاومت در برابر سایش ، مقاومت در برابر خوردگی و ثبات بعدی استفاده کنید.

مقدار کاربرد: عملکرد عالی در برخی از مؤلفه های مکانیکی که نیاز به دقت بالا ، عمر طولانی و مقاومت در برابر محیط های سخت مانند برخی از مؤلفه های مورد استفاده در تجهیزات CMP (پولیش مکانیکی شیمیایی) دارند.

4) اجزای نوری:

مثالهای مؤلفه: آینه های اپتیک اشعه ماوراء بنفش/اشعه ایکس ، ویندوزهای نوری.

موارد استفاده: استحکام بالای SIC ، انبساط حرارتی کم ، هدایت حرارتی بالا و صیقل دادن آن ، آن را به یک ماده ایده آل برای تولید آینه های در مقیاس بزرگ و با استحکام بالا (به ویژه در تلسکوپ های فضایی یا منابع تابش سنکروترون) تبدیل می کند.

مقدار کاربرد: عملکرد نوری عالی و ثبات بعدی را در شرایط شدید فراهم می کند.