Silikon karbid epitaxy materialı

Kimyəvi Formula SIC ilə silikon karbid, silikon (SI) və karbon (c) elementləri arasında güclü kovalent istiqrazları tərəfindən yaranan bir mürəkkəb yarımkeçirici materialdır. Əla fiziki və kimyəvi xüsusiyyətləri ilə, xüsusən tələb olunan yarımkeçirici istehsal prosesində bir çox sənaye sahəsində getdikcə daha çox vacib rol oynayır.

Ⅰ. Silikon karbidinin əsas fiziki xüsusiyyətləri (SIC)

SIC-nin fiziki xüsusiyyətlərini başa düşmək, tətbiq dəyərini başa düşmək üçün əsasdır:

1) Yüksək sərtlik:

SIC-in MOHS sərtliyi təxminən 9-9,5, yalnız almaz üçün ikincidir. Bu, əla aşınma və cızıq müqavimətinin olması deməkdir.

Tətbiq dəyəri: Yarımkeçirici emalda, bu o deməkdir ki, SIC (robot silahlar, chucks kimi robotlar, taching diskləri) daha uzun bir həyata keçirir, köhnəlmiş hissəcik nəsilini azaldır və bununla da prosesin təmizliyini və sabitliyini artırır.

2) Əla istilik xüsusiyyətləri:

● Yüksək istilik keçiriciliyi: 

SIC-nin istilik keçiriciliyi ənənəvi silikon materialları və bir çox metal (300-490w / (m⋅k), kristal formasından və saflıqdan asılı olaraq otaq temperaturunda (300-490W) daha yüksəkdir).

Tətbiq dəyəri: İstiliyi tez və səmərəli şəkildə yaymaq olar. Bu, cihazın həddindən artıq istiləşmə və uğursuzluqdan və uğursuzluqdan və uğursuzluğunun qarşısını ala biləcək yüksək güclü yarımkeçirici cihazların istilik yayılması üçün vacibdir və cihazın etibarlılığını və fəaliyyətini yaxşılaşdıra bilər. İstilik və ya soyutma plitələri, yüksək istilik keçiriciliyi kimi emal avadanlıqlarında temperatur vahidliyini və sürətli cavabı təmin edir.

● Aşağı istilik genişləndirmə əmsalı: SIC geniş bir temperatur aralığında az ölçülü dəyişiklik var.

Tətbiq dəyəri: kəskin temperatur dəyişiklikləri (məsələn, sürətli termal yumoru kimi), SIC hissələri öz formalarını və ölçülü dəqiqliyi qoruya, istilik uyğunsuzluğunun yaratdığı stres və deformasiyanı azalda bilər və emal dəqiqliyini və cihazının məhsuldarlığını təmin edə bilər.

● Əla istilik sabitliyi: SIC yüksək temperaturda quruluşu və performans sabitliyini qoruya bilər və bir inert atmosferində 1600 və daha yüksək olan temperaturlara tab gətirə bilər.

Tətbiq dəyəri: epitaksial böyümə, oksidləşmə, yayılma və s. Kimi yüksək temperaturlu proses mühitləri üçün uyğundur və digər maddələrlə parçalanma və ya reaksiya vermək asan deyil.

● Yaxşı istilik şok müqaviməti: Çarpma və zərər vermədən sürətli temperatur dəyişikliklərinə tab gətirə bildi.

Tətbiq dəyəri: SIC komponentləri sürətli temperaturun qalxması və düşməsini tələb edən proses addımlarında daha davamlıdır.

3) Üstün elektrik xüsusiyyətləri (xüsusilə yarımkeçirici qurğular üçün):

● Geniş BandGap: SIC-nin bandjapı silikon (məsələn, 4H-SIC təxminən 3.26ev və si təxminən 1.12ev) təxminən üç dəfədir.

Tətbiq dəyəri:

Yüksək işləmə temperaturu: Geniş bandGap, yüksək temperaturda hələ də yüksək temperaturda olan sic cihazlarının daxili daşıyıcı konsentrasiyasını çox aşağı edir, buna görə silikon cihazlarından (300ºC və ya daha çox) qədər temperaturda işləyə bilər.

Yüksək qəzalı elektrik sahəsi: SIC-nin parçalanma elektrik sahəsinin gücü təxminən 10 dəfə silikondur. Bu o deməkdir ki, eyni gərginlik müqavimət səviyyəsində, SIC cihazları incə və sürüşmə bölgəsi müqavimətinin daha kiçik olması, bununla da keçər itkisini azaldır.

Güclü radiasiya müqaviməti: Geniş bandGap da daha yaxşı radiasiya müqavimətinə malikdir və aerokosmik kimi xüsusi mühit üçün uyğundur.

● Yüksək doyma elektron sürüşmə sürəti: SIC-nin doyma elektron sürüşməsi sürəti iki dəfə silikondan iki dəfədir.

Tətbiq dəyəri: Bu, sic cihazları sistemdəki induktor və kondanmçılar kimi passiv komponentlərin həcmini və çəkisini azaltmaq və sistem elektrik enerjisi sıxlığının yaxşılaşdırılması üçün faydalı olan daha yüksək kommutasiya tezliklərində işləməyə imkan verir.

4) Əla kimyəvi sabitlik:

SIC güclü korroziya müqavimətinə malikdir və otaq temperaturunda çox turşu, əsas və ya əridilmiş duzlarla reaksiya vermir. Müəyyən güclü oksidlər və ya əridilmiş bazalarda yalnız yüksək temperaturda reaksiya verir.

Tətbiq dəyəri: Yarımkeçirici yaş həddi və təmizlənməsi, sic komponentləri (qayıqlar, borular və nozzlilər kimi) kimi korroziv kimyəvi maddələrin iştirak etdiyi proseslərdə daha uzun xidmət həyatı və çirklənmə riski aşağı olur. Plazma etching kimi quru proseslərdə, plazma tolerantlığı bir çox ənənəvi materialdan daha yaxşıdır.

5)Yüksək saflıq (yüksək saflıq əldə edilə bilər):

Yüksək saflıqlı SIC materialları kimyəvi buxar çöküntüsü (CVD) kimi metodlarla hazırlana bilər.

İstifadəçi dəyəri: Yarımkeçirici istehsalında, material saflığı kritikdir və hər hansı bir çirklərin cihazın performansına və məhsuldarlığına təsir göstərə bilər. Yüksək saflıq sic komponentləri silikon gofret və ya proses mühitinin çirklənməsini minimuma endirir.

Ⅱ. Silikon karbidinin (SIC) tətbiqi epitaxial substrat kimi

SIC Tek Kristal Wafers, yüksək performanslı SIC elektrik cihazları (məsələn, Mosfetlər, SBDS) və Gallium Nitridi (Gan) RF / Power Cihazları istehsal etmək üçün əsas substrat materiallarıdır.

Xüsusi tətbiq ssenariləri və istifadəsi:

1) Sic-on-sic epitaxy:

İstifadəsi: Yüksək saf bir sic tək kristal substratda, xüsusi dopinq və qalınlığı olan bir sic epitaxial təbəqə, SIC elektrik cihazlarının aktiv sahəsinin aktiv ərazisini qurmaq üçün kimyəvi buxar epitaxy (CVD) ilə yetişdirilir.

Tətbiq dəyəri: SIC substratının əla istilik keçiriciliyi cihazın istiliyin yayılmasına kömək edir və geniş bandgap xüsusiyyətləri cihazın yüksək gərginliyə, yüksək temperatur və yüksək tezlikli əməliyyata tab gətirməyə imkan verir. Bu, SIC elektrik cihazlarını yeni enerji cihazlarında (elektrik nəzarət, şarj, şarj edənlər), fotovoltaik inverters, sənaye motorlu sürücülər, smart ızgaralar və digər sahələrdə, sistemin səmərəliliyini əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırmaq və avadanlıqların ölçüsünü və çəkisini azaltmaq halına gətirir.

2) Gan-on-sic epitaxy:

İstifadəsi: SIC substratları, yüksək keyfiyyətli Gan epitaxial təbəqələri (xüsusən yüksək tezlikli, hemts kimi yüksək səviyyədə güclü RF qurğuları üçün) (Sapphire və Silikonla müqayisədə) və son dərəcə yüksək istilik keçiriciliyi üçün)

Tətbiq dəyəri: SIC substratları cihazların etibarlılığını və performansını təmin etmək üçün əməliyyat zamanı GAN cihazları tərəfindən yaradılan çox sayda istilik effektiv şəkildə apara bilər. Bu, Gan-on-sic cihazlarının 5G rabitə bazası stansiyalarında, radar sistemləri, elektron əks tədbirlər və digər sahələrdə əvəzolunmaz üstünlüklərə malikdir.

Ⅲ. Silikon karbidinin (SIC) tətbiqi

Sic örtüklər, substratın substratının əla xüsusiyyətlərini vermək üçün CVD metodu ilə qrafit, keramika və ya metallar kimi substratların səthinə qoyulur.

Xüsusi tətbiq ssenariləri və istifadəsi:

1) Plazma etching avadanlıq komponentləri:

Komponentlərin nümunələri: duş başlıqları, kamera astarları, ESC səthləri, fokus üzükləri, etch pəncərələri.

İstifadəsi: Bir plazma mühitində bu komponentlər yüksək enerji ionları və aşındırıcı qazlar tərəfindən bombalanır. SIC örtükləri bu kritik komponentləri yüksək sərtliyi, yüksək kimyəvi sabitliyi və plazma eroziyasına qarşı müqavimət göstərərək zərərdən qoruyur.

Tətbiq dəyəri: Komponent həyatını genişləndirin, komponent eroziyasının yaratdığı hissəcikləri azaldın, proses sabitliyini və təkrarlanmasını yaxşılaşdırın, istismar xərclərini azaldın və boşalmaların təmizliyini təmin edin.

2) Epitaxial böyümə avadanlıqlarının komponentləri:

Komponentlərin nümunələri: Suseptors / vafli daşıyıcıları, qızdırıcı elementləri.

İstifadəsi: Yüksək temperaturda, yüksək saflıq epitaxial böyümə mühitində, sic örtüklər (adətən yüksək saflıq sic), proses qazları və ya çirklərin sərbəst buraxılmasının qarşısını almaq üçün əla yüksək temperaturlu SIC) əla yüksək temperaturlu sabitlik və kimyəvi inaktness təmin edə bilər.

Tətbiq dəyəri: epitaxial təbəqənin keyfiyyəti və saflığını təmin edin, temperatur vahidliyini və nəzarət dəqiqliyini artırın.

3) Digər proses avadanlığı komponentləri:

Komponent nümunələri: MOCVD avadanlıqlarının qrafit diskləri, sic örtüklü qayıqlar (yayılma üçün qayıqlar).

İstifadəsi: Korroziyaya davamlı, yüksək temperaturda davamlı, yüksək saflıq səthləri təmin edin.

Tətbiq dəyəri: Prosesin etibarlılığı və komponent həyatını yaxşılaşdırın.

Ⅳ. Silikon karbidinin (SIC) tətbiqi digər xüsusi məhsul komponentləri (digər xüsusi məhsul komponentləri)

Substrat və örtük olmaqdan əlavə, SIC özü də əla hərtərəfli performansına görə birbaşa müxtəlif dəqiqlik komponentlərinə birbaşa işlənir.

Xüsusi tətbiq ssenariləri və istifadəsi:

1) vafli işləmə və köçürmə komponentləri:

Komponentlərin nümunələri: robot ucu effektləri, vakuum chucks, kənar tutuşlar, paltar sancaqları.

İstifadəsi: Bu komponentlər yüksək sərtlik, aşağı istilik genişləndirilməsi və yüksək sürüşmələrin yaranmadığını, vafli cızıqları və yüksək dəqiqliklə deformasiyaya görə yüksək istilik genişləndirilməsi və yüksək saflıq tələb edir və yüksək səviyyədədir.

Tətbiq dəyəri: gofret ötürülməsinin etibarlılığını və təmizliyini yaxşılaşdırın, boşaltma zərərini azaldın və avtomatlaşdırılmış istehsal xətlərinin sabit işləməsini təmin edin.

2) Yüksək temperaturlu proses avadanlığı struktur hissələri:

Komponentlərin nümunələri: Diffuziya / oksidləşmə, qayıqlar / kantilektorlar, termocüt qoruma boruları, nozzles üçün soba boruları.

Tətbiq: SIC-nin yüksək temperatur gücü, termal şok müqavimət, kimyəvi inertlik və aşağı çirklənmə xüsusiyyətlərindən istifadə edin.

Tətbiq dəyəri: yüksək temperatur oksidləşməsində sabit bir proses mühiti, yayılma, ilkinlik və digər proseslərdə avadanlıqların həyatını genişləndirin və istismarı azaldın.

3) Həssas keramika komponentləri:

Komponent nümunələri: rulmanlar, möhürlər, təlimatlar, qıvrım plitələr.

Tətbiq: SIC-nin yüksək sərtliyini istifadə edin, müqavimət, korroziya müqaviməti və ölçülü sabitlik.

Tətbiq dəyəri: CMP-də (kimyəvi mexaniki cilalanma) avadanlıqlarında istifadə olunan bəzi komponentlər kimi sərt mühitlərə yüksək dəqiqlik, uzun ömür və müqavimət tələb edən bəzi mexaniki komponentlərdə əla performans.

4) Optik komponentlər:

Komponent nümunələri: UV / rentgen optikləri, optik pəncərələr üçün güzgülər.

İstifadəsi: SIC-nin yüksək sərtliyi, aşağı istilik genişlənməsi, yüksək istilik keçiriciliyi və cilalanma onu genişmiqyaslı, yüksək sabitlik güzgüləri (xüsusilə kosmik teleskoplarda və ya sinxrotron radiasiya mənbələrində) istehsal üçün ideal bir material yaradır.

Tətbiq dəyəri: ekstremal şəraitdə əla optik performans və ölçülü sabitlik təmin edir.