Materyal ng silikon carbide epitaxy

Ang silikon na karbida, na may formula ng kemikal na sic, ay isang tambalang semiconductor material na nabuo ng malakas na mga bono ng covalent sa pagitan ng mga elemento ng silikon (SI) at carbon (C). Sa pamamagitan ng mahusay na pisikal at kemikal na mga katangian, gumaganap ito ng isang lalong mahalagang papel sa maraming mga larangan ng industriya, lalo na sa hinihingi na proseso ng pagmamanupaktura ng semiconductor.

Ⅰ. Pangunahing pisikal na katangian ng silikon na karbida (sic)

Ang pag -unawa sa mga pisikal na katangian ng SIC ay ang batayan para sa pag -unawa sa halaga ng aplikasyon nito:

1) Mataas na katigasan:

Ang katigasan ng Mohs ng SIC ay mga 9-9.5, pangalawa lamang sa brilyante. Nangangahulugan ito na ito ay may mahusay na pagsusuot at paglaban sa gasgas.

Halaga ng Application: Sa pagproseso ng semiconductor, nangangahulugan ito na ang mga bahagi na gawa sa sic (tulad ng robotic arm, chuck, paggiling disc) ay may mas mahabang buhay, bawasan ang henerasyon ng butil na sanhi ng pagsusuot, at sa gayon ay mapabuti ang kalinisan at katatagan ng proseso.

2) Mahusay na mga katangian ng thermal:

● Mataas na thermal conductivity: 

Ang thermal conductivity ng SIC ay mas mataas kaysa sa tradisyonal na mga materyales sa silikon at maraming mga metal (hanggang sa 300−490W/(M⋅K) sa temperatura ng silid, depende sa kristal na form at kadalisayan nito).

Halaga ng Application: Maaari itong mawala ang init nang mabilis at mahusay. Ito ay kritikal para sa pag-alis ng init ng mga aparato na may mataas na kapangyarihan na semiconductor, na maaaring maiwasan ang aparato mula sa sobrang pag-init at pagkabigo, at pagbutihin ang pagiging maaasahan at pagganap ng aparato. Sa mga kagamitan sa proseso, tulad ng mga heaters o paglamig plate, ang mataas na thermal conductivity ay nagsisiguro sa pagkakapareho ng temperatura at mabilis na pagtugon.

● Mababang koepisyent ng pagpapalawak ng thermal: Ang SIC ay may kaunting dimensional na pagbabago sa isang malawak na saklaw ng temperatura.

Halaga ng Application: Sa mga proseso ng semiconductor na nakakaranas ng mga pagbabago sa temperatura (tulad ng mabilis na thermal annealing), ang mga bahagi ng SIC ay maaaring mapanatili ang kanilang hugis at dimensional na kawastuhan, bawasan ang stress at pagpapapangit na sanhi ng thermal mismatch, at matiyak ang pagproseso ng kawastuhan at ani ng aparato.

● Napakahusay na katatagan ng thermal: Maaaring mapanatili ng SIC ang istraktura at katatagan ng pagganap sa mataas na temperatura, at maaaring makatiis ng mga temperatura hanggang sa 1600 ∘C o kahit na mas mataas sa isang inertong kapaligiran.

Halaga ng Application: Angkop para sa mga kapaligiran na proseso ng mataas na temperatura tulad ng paglaki ng epitaxial, oksihenasyon, pagsasabog, atbp, at hindi madaling mabulok o gumanti sa iba pang mga sangkap.

● Magandang paglaban sa thermal shock: magagawang makatiis ng mabilis na pagbabago ng temperatura nang walang pag -crack o pinsala.

Halaga ng Application: Ang mga sangkap ng sic ay mas matibay sa mga hakbang sa proseso na nangangailangan ng mabilis na pagtaas ng temperatura at pagkahulog.

3） higit na mahusay na mga de -koryenteng katangian (lalo na para sa mga aparato ng semiconductor):

● Malawak na bandgap: Ang bandgap ng sic ay halos tatlong beses na ang silikon (SI) (halimbawa, ang 4H-SIC ay tungkol sa 3.26ev at SI ay tungkol sa 1.12ev).

Halaga ng Application:

Mataas na temperatura ng operating: Ang malawak na bandgap ay gumagawa ng intrinsic carrier na konsentrasyon ng mga aparato ng SIC na napakababa pa rin sa mataas na temperatura, kaya maaari itong gumana sa mga temperatura na mas mataas kaysa sa mga aparato ng silikon (hanggang sa 300∘C o higit pa).

Mataas na Breakdown Electric Field: Ang lakas ng breakdown electric field ng SIC ay halos 10 beses na ng silikon. Nangangahulugan ito na sa parehong antas ng paglaban ng boltahe, ang mga aparato ng SIC ay maaaring gawing mas payat at mas maliit ang paglaban sa rehiyon ng rehiyon, sa gayon binabawasan ang mga pagkalugi sa pagpapadaloy.

Malakas na Radiation Resistance: Ang malawak na bandgap ay ginagawang mas mahusay na paglaban sa radiation at angkop para sa mga espesyal na kapaligiran tulad ng aerospace.

● Mataas na saturation electron drift velocity: Ang saturation electron drift velocity ng SIC ay dalawang beses sa silikon.

Halaga ng Application: Pinapayagan nito ang mga aparato ng SIC na gumana sa mas mataas na mga dalas ng paglipat, na kapaki -pakinabang sa pagbabawas ng dami at bigat ng mga passive na sangkap tulad ng mga inductor at capacitor sa system at pagpapabuti ng density ng system ng system.

4） Napakahusay na katatagan ng kemikal:

Ang SIC ay may malakas na paglaban sa kaagnasan at hindi gumanti sa karamihan ng mga acid, base o tinunaw na asing -gamot sa temperatura ng silid. Tumugon ito sa ilang mga malakas na oxidant o tinunaw na mga base lamang sa mataas na temperatura.

Halaga ng Application: Sa mga proseso na kinasasangkutan ng mga kinakailangang kemikal tulad ng semiconductor wet etching at paglilinis, ang mga sangkap ng sic (tulad ng mga bangka, tubo, at mga nozzle) ay may mas mahabang buhay ng serbisyo at mas mababang panganib ng kontaminasyon. Sa mga tuyong proseso tulad ng plasma etching, ang pagpapaubaya nito sa plasma ay mas mahusay din kaysa sa maraming tradisyonal na materyales.

5）Mataas na kadalisayan (mataas na kadalisayan na makakamit):

Ang mga materyales na may mataas na kadalisayan ay maaaring ihanda ng mga pamamaraan tulad ng pag-aalis ng singaw ng kemikal (CVD).

Halaga ng Gumagamit: Sa pagmamanupaktura ng semiconductor, kritikal ang kadalisayan ng materyal, at ang anumang mga impurities ay maaaring makaapekto sa pagganap at ani ng aparato. Ang mga sangkap na may mataas na kadalisayan sic ay nagpapaliit ng kontaminasyon ng mga silikon na wafer o mga proseso ng proseso.

Ⅱ. Application ng silikon carbide (sic) bilang epitaxial substrate

Ang SIC Single Crystal Wafers ay mga pangunahing materyales sa substrate para sa paggawa ng mga aparato na may mataas na pagganap na SIC power (tulad ng MOSFETS, JFETS, SBDS) at Gallium Nitride (GaN) RF/Power Device.

Tukoy na mga senaryo ng aplikasyon at gumagamit:

1) sic-on-sic epitaxy:

Gamitin: Sa isang mataas na kadalisayan na SIC solong kristal na substrate, isang sic epitaxial layer na may tiyak na doping at kapal ay lumago ng chemical vapor epitaxy (CVD) upang mabuo ang aktibong lugar ng mga aparato ng kapangyarihan ng SIC.

Halaga ng Application: Ang mahusay na thermal conductivity ng SIC substrate ay tumutulong sa aparato upang mawala ang init, at ang malawak na mga katangian ng bandgap ay nagbibigay -daan sa aparato na makatiis ng mataas na boltahe, mataas na temperatura at mataas na operasyon ng dalas. Ginagawa nitong maayos ang mga aparato ng SIC power sa mga bagong sasakyan ng enerhiya (electric control, singilin ang mga piles), photovoltaic inverters, pang -industriya na drive ng motor, matalinong grids at iba pang mga patlang, makabuluhang pagpapabuti ng kahusayan ng system at pagbabawas ng laki ng kagamitan at timbang.

2) Gan-on-sic epitaxy:

Gamitin: Ang mga substrate ng SIC ay mainam para sa lumalagong mataas na kalidad na mga layer ng epitaxial na GaN (lalo na para sa mataas na dalas, mga aparato na may mataas na kapangyarihan na RF tulad ng HEMTS) dahil sa kanilang mahusay na pagtutugma ng lattice sa GaN (kumpara sa sapiro at silikon) at napakataas na thermal conductivity.

Halaga ng Application: Ang mga substrate ng SIC ay maaaring epektibong magsagawa ng isang malaking halaga ng init na nabuo ng mga aparato ng GaN sa panahon ng operasyon upang matiyak ang pagiging maaasahan at pagganap ng mga aparato. Ginagawa nito ang mga aparato na Gan-on-SiC na may hindi mababago na mga pakinabang sa 5G na mga istasyon ng base ng komunikasyon, mga sistema ng radar, elektronikong countermeasures at iba pang mga larangan.

Ⅲ. Application ng silikon carbide (sic) bilang patong

Ang mga coatings ng SIC ay karaniwang idineposito sa ibabaw ng mga substrate tulad ng grapayt, keramika o metal sa pamamagitan ng pamamaraan ng CVD upang mabigyan ang mahusay na mga katangian ng substrate sic.

Tukoy na mga senaryo ng aplikasyon at gumagamit:

1) Mga sangkap ng kagamitan sa plasma ng plasma:

Mga halimbawa ng mga sangkap: showerheads, silid liner, ESC ibabaw, focus singsing, etch windows.

Mga Gamit: Sa isang kapaligiran ng plasma, ang mga sangkap na ito ay binomba ng mga ion na may mataas na enerhiya at mga kinakailangang gas. Pinoprotektahan ng mga coatings ng SIC ang mga kritikal na sangkap na ito mula sa pinsala sa kanilang mataas na tigas, mataas na katatagan ng kemikal, at paglaban sa pagguho ng plasma.

Halaga ng Application: Palawakin ang buhay ng sangkap, bawasan ang mga particle na nabuo sa pamamagitan ng pagguho ng sangkap, pagbutihin ang katatagan ng proseso at pag -uulit, bawasan ang mga gastos sa pagpapanatili at downtime, at tiyakin ang kalinisan ng pagproseso ng wafer.

2) Mga sangkap ng Epitaxial Growth Equipment:

Mga halimbawa ng mga sangkap: Mga Sinistors/Wafer Carriers, Mga Elemento ng Heater.

Mga Gamit: Sa mataas na temperatura, ang mga kapaligiran na paglago ng epitaxial na mataas na kadalisayan, ang mga coatings ng sic (karaniwang mataas na kadalisayan sic) ay maaaring magbigay ng mahusay na katatagan ng mataas na temperatura at pagkawalang-kilos ng kemikal upang maiwasan ang reaksyon sa mga gas gas o pagpapakawala ng mga impurities.

Halaga ng Application: Tiyakin ang kalidad at kadalisayan ng epitaxial layer, pagbutihin ang pagkakapareho ng temperatura at katumpakan ng kontrol.

3) Iba pang mga sangkap na kagamitan sa proseso:

Mga Halimbawa ng Component: Mga Graphite Disks ng Kagamitan sa MOCVD, SIC Coated Boats (mga bangka para sa pagsasabog/oksihenasyon).

Gumagamit: Magbigay ng kaagnasan-lumalaban, mataas na temperatura-lumalaban, mataas na kadalisayan na ibabaw.

Halaga ng Application: Pagbutihin ang pagiging maaasahan ng proseso at buhay ng sangkap.

Ⅳ. Application ng Silicon Carbide (SIC) bilang iba pang mga tiyak na sangkap ng produkto (iba pang mga tiyak na sangkap ng produkto)

Bilang karagdagan sa pagiging isang substrate at patong, ang SIC mismo ay direktang naproseso sa iba't ibang mga sangkap ng katumpakan dahil sa mahusay na komprehensibong pagganap.

Tukoy na mga senaryo ng aplikasyon at gumagamit:

1) Wafer Handling at Transfer Components:

Mga halimbawa ng mga sangkap: Mga Epekto ng Pagtatapos ng Robot, Vacuum Chuck, Edge Grips, Lift Pins.

GAMIT: Ang mga sangkap na ito ay nangangailangan ng mataas na katigasan, mataas na paglaban sa pagsusuot, mababang thermal pagpapalawak at mataas na kadalisayan upang matiyak na walang mga partikulo na nabuo, walang mga wafer scratches, at walang pagpapapangit dahil sa mga pagbabago sa temperatura kapag ang pagdadala ng mga wafer sa mataas na bilis at mataas na katumpakan.

Halaga ng Application: Pagbutihin ang pagiging maaasahan at kalinisan ng paghahatid ng wafer, bawasan ang pinsala sa wafer, at tiyakin ang matatag na operasyon ng mga awtomatikong linya ng produksyon.

2) Mga Kagamitan sa Proseso ng High-Temperatura na Mga Bahagi ng Mga Bahagi:

Mga halimbawa ng mga sangkap: Mga tubo ng hurno para sa pagsasabog/oksihenasyon, mga bangka/cantilevers, mga tubo ng proteksyon ng thermocouple, mga nozzle.

Application: Gumamit ng mataas na lakas ng temperatura ng SIC, thermal shock resist, kemikal na pagkawalang -galaw at mababang mga katangian ng polusyon.

Halaga ng Application: Magbigay ng isang matatag na proseso ng proseso sa mataas na temperatura ng oksihenasyon, pagsasabog, pagsusubo at iba pang mga proseso, palawakin ang buhay ng kagamitan at bawasan ang pagpapanatili.

3) Mga Komonikong Ceramic Ceramic:

Mga Halimbawa ng Component: Mga Bearings, Seal, Gabay, Lapping Plates.

Application: Gumamit ng mataas na katigasan ng SIC, paglaban sa pagsusuot, paglaban sa kaagnasan at katatagan ng dimensional.

Halaga ng Application: Napakahusay na pagganap sa ilang mga mekanikal na sangkap na nangangailangan ng mataas na katumpakan, mahabang buhay at paglaban sa mga malupit na kapaligiran, tulad ng ilang mga sangkap na ginagamit sa kagamitan ng CMP (kemikal na mekanikal na buli).

4) Optical Components:

Mga Halimbawa ng Component: Mga salamin para sa UV/X-ray optika, optical windows.

Gumagamit: Ang mataas na katigasan ng SIC, mababang pagpapalawak ng thermal, mataas na thermal conductivity at polishability ay ginagawang isang mainam na materyal para sa paggawa ng malakihan, mga mirrors na may mataas na katatagan (lalo na sa mga teleskopyo ng espasyo o mga mapagkukunan ng radiation ng synchrotron).

Halaga ng Application: Nagbibigay ng mahusay na optical na pagganap at dimensional na katatagan sa ilalim ng matinding mga kondisyon.