Piharbidi -epitaksin materiaali

Piharbidi, jolla on kemiallinen kaava sic, on yhdisteiden puolijohdemateriaali, joka muodostuu voimakkaista kovalenttisista sidoksista piin (SI) ja hiilen (C) elementtien välillä. Erinomaisten fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksiensa avulla sillä on yhä tärkeämpi rooli monilla teollisuusalueilla, etenkin vaativassa puolijohdevalmistusprosessissa.

Ⅰ. Piharbidin (sic) ytimen fysikaaliset ominaisuudet (sic)

SIC: n fysikaalisten ominaisuuksien ymmärtäminen on perusta sen soveltamisarvon ymmärtämiselle:

1) Korkea kovuus:

SIC: n mohs-kovuus on noin 9-9,5, vain timantti. Tämä tarkoittaa, että sillä on erinomainen kulumis- ja naarmuuntuminen.

Sovellusarvo: Puolijohteiden prosessoinnissa tämä tarkoittaa, että SIC: n (kuten robottivarret, istunnot, jauhatuslevyt) valmistetut osilla on pidempi käyttöikä, vähentävät kulujen aiheuttamia hiukkasten muodostumista ja parantavat siten prosessin puhtautta ja vakautta.

2) Erinomaiset lämpöominaisuudet:

● Korkea lämmönjohtavuus: 

SIC: n lämmönjohtavuus on paljon korkeampi kuin perinteisten piin materiaalien ja monien metallien (enintään 300–490W/(M⋅K) huoneenlämpötilassa sen kidemuodosta ja puhtaudesta riippuen).

Sovellusarvo: Se voi hajottaa lämpöä nopeasti ja tehokkaasti. Tämä on kriittistä suuritehoisten puolijohdelaitteiden lämmön hajoamiselle, jotka voivat estää laitteen ylikuumenemisen ja vikaantumisen ja parantaa laitteen luotettavuutta ja suorituskykyä. Prosessilaitteissa, kuten lämmittimet tai jäähdytyslevyt, korkea lämmönjohtavuus varmistaa lämpötilan tasaisuuden ja nopean vasteen.

● Matala lämmön laajennuskerroin: SIC: llä on vähän mittamuutosta laajalla lämpötila -alueella.

Sovellusarvo: Puolijohdeprosesseissa, joilla on dramaattisia lämpötilan muutoksia (kuten nopea lämpö hehkutus), SIC -osat voivat ylläpitää niiden muodon ja mittatarkkuutensa, vähentää lämpöä ja muodonmuutoksia, jotka johtuvat lämpövirheellisistä epäsuhtaista ja varmistavat prosessoinnin tarkkuuden ja laitteen saanto.

● Erinomainen lämpöstabiilisuus: sic voi ylläpitää rakenteensa ja suorituskyvyn stabiilisuutensa korkeissa lämpötiloissa, ja se kestää lämpötiloja jopa 1600 ∘C: hen tai jopa korkeammat inertissä ilmakehässä.

Sovellusarvo: Soveltuu korkean lämpötilan prosessiympäristöihin, kuten epitaksiaalisen kasvun, hapettumisen, diffuusion jne., Eikä sitä ole helppo hajottaa tai reagoida muiden aineiden kanssa.

● Hyvä lämmönkestävyys: pystyy kestämään nopeat lämpötilan muutokset ilman halkeilua tai vaurioita.

Sovellusarvo: SIC -komponentit ovat kestävämpiä prosessivaiheissa, jotka vaativat nopeaa lämpötilan nousua ja laskua.

3） Yläiset sähköiset ominaisuudet (erityisesti puolijohdelaitteille):

● Leveä kaistalevy: SIC: n kaistalevy on noin kolme kertaa pii (SI) (esimerkiksi 4H-SIC on noin 3,26eV ja Si on noin 1,12eV).

Sovellusarvo:

Korkea käyttölämpötila: Leveä kaistalevy tekee SIC -laitteiden sisäisen kantajapitoisuuden edelleen erittäin alhaisesta korkeissa lämpötiloissa, joten se voi toimia lämpötiloissa, jotka ovat paljon korkeammat kuin piisilaitteet (enintään 300 ° C tai enemmän).

Korkea hajoaminen sähkökenttä: SIC: n hajoamisen sähkökentän lujuus on lähes 10 -kertainen piin voimakkuus. Tämä tarkoittaa, että samalla jännitekestävyystasolla sic -laitteet voidaan tehdä ohuemmiksi ja ajautumisalueen vastus on pienempi, mikä vähentää johtamishäviöitä.

Vahva säteilykestävyys: Laaja kaistalevy tekee siitä myös paremman säteilyvastuksen ja sopii erityisiin ympäristöihin, kuten ilmailuun.

● Korkea kylläisyyselektronien ajautumisnopeus: SIC: n kyllästymiselektronien ajo -nopeus on kaksinkertainen piin nopeus.

Sovellusarvo: Tämä antaa sic -laitteille mahdollisuuden toimia suuremmilla kytkentätaajuuksilla, mikä on hyödyllistä vähentää passiivisten komponenttien, kuten induktoreita ja kondensaattoreja järjestelmän induktorien ja kondensaattorien, vähentämisessä ja järjestelmän tehotiheyden parantamisessa.

4） Erinomainen kemiallinen vakaus:

SIC: llä on voimakas korroosionkestävyys, eikä se reagoi useimpien happojen, emästen tai sulan suolojen kanssa huoneenlämpötilassa. Se reagoi tiettyjen vahvojen hapettimien tai sulan emäksen kanssa vain korkeissa lämpötiloissa.

Sovellusarvo: Prosesseissa, joihin sisältyy syövyttäviä kemikaaleja, kuten puolijohde märkä etsaus ja puhdistus, sic -komponenteilla (kuten veneillä, putkilla ja suuttimilla) on pidempi käyttöikä ja alhaisempi saastumisriski. Kuivissa prosesseissa, kuten plasman etsaus, sen toleranssi plasmaan on myös parempi kuin monet perinteiset materiaalit.

5）Korkea puhtaus (korkea puhtaus saavutettavissa):

Korkeasti puhtaita SIC-materiaaleja voidaan valmistaa menetelmillä, kuten kemiallinen höyryn laskeuma (CVD).

Käyttäjän arvo: Puolijohteiden valmistuksessa materiaalin puhtaus on kriittistä, ja mahdolliset epäpuhtaudet voivat vaikuttaa laitteen suorituskykyyn ja satoon. Korkeasuhde-sic-komponentit minimoivat piikiekkojen tai prosessiympäristöjen saastumisen.

Ⅱ. Piharbidin (sic) soveltaminen epitaksiaalisesti

SIC-yksittäiset kiteet ovat keskeisiä substraattimateriaaleja korkean suorituskyvyn SIC-tehohuoneiden (kuten MOSFET: n, JFET: n, SBDS) ja Gallium-nitridi (GAN) RF/Power -laitteiden valmistukseen.

Erityiset sovellusskenaariot ja käyttötarkoitukset:

1) sic-on-cic epitaksi:

Käyttö: High-puhtaan sic yhden kidesubstraatin mukaan sic-epitaksiaalikerroksella, jolla on spesifinen seotus ja paksuus, kasvatetaan kemiallisella höyryn epitaksilla (CVD) sic-teholaitteiden aktiivisen alueen rakentamiseksi.

Sovellusarvo: SIC -substraatin erinomainen lämmönjohtavuus auttaa laitetta häviämään lämpöä, ja leveät kaistalevyominaisuudet mahdollistavat laitteen kestämään korkean jännitteen, korkean lämpötilan ja korkean taajuuden toiminnan. Tämä tekee sic -voimalaitteista toimimaan hyvin uusissa energiaajoneuvoissa (sähköinen ohjaus, latauspaalu), aurinkosähkön inverttereissä, teollisuusmoottorilla, älykkäillä ruudukoilla ja muilla kentillä, mikä parantaa merkittävästi järjestelmän tehokkuutta ja vähentää laitteiden kokoa ja painoa.

2) Gan-on-SiC-epitaksi:

Käyttö: sic-substraatit ovat ihanteellisia korkealaatuisten GAN-epitaksiaalikerrosten kasvattamiseksi (etenkin korkean taajuuden, suuritehoisten RF-laitteiden, kuten HEMT: ien suhteen), johtuen niiden hyvästä hila-sovituksesta GAN: n kanssa (verrattuna safiiriin ja piisiin) ja erittäin korkean lämmönjohtavuuden vuoksi.

Sovellusarvo: SiC -substraatit voivat tehokkaasti suorittaa suuren määrän GAN -laitteiden tuottamaa lämpöä käytetyn käytön aikana laitteiden luotettavuuden ja suorituskyvyn varmistamiseksi. Tämä tekee GaN-on-SIC-laitteista korvaamattomia etuja 5G-viestintäasemilla, tutkajärjestelmillä, elektronisilla vastatoimilla ja muilla aloilla.

Ⅲ. Piilarbidin (sic) levitys pinnoitteena

SIC -pinnoitteet talletetaan yleensä substraattien, kuten grafiittin, keramiikan tai metallien, pintaan CVD -menetelmällä, jotta substraatille voidaan antaa erinomaisia ​​ominaisuuksia.

Erityiset sovellusskenaariot ja käyttötarkoitukset:

1) Plasman etsauslaitteen komponentit:

Esimerkkejä komponenteista: suihkupäät, kammion vuoraukset, ESC -pinnat, tarkennusrenkaat, etsa -ikkunat.

Käyttö: Plasmaympäristössä nämä komponentit pommittavat korkean energian ionit ja syövyttävät kaasut. SIC -pinnoitteet suojaavat näitä kriittisiä komponentteja vaurioilta, joilla on korkea kovuus, korkea kemiallinen stabiilisuus ja vastus plasman eroosioon.

Sovellusarvo: pidennä komponenttien käyttöikää, vähennä komponenttien eroosion tuottamia hiukkasia, paranna prosessien vakautta ja toistettavuutta, vähentää ylläpitokustannuksia ja seisokkeja ja varmistaa kiekkojen käsittelyn puhtaus.

2) Epitaksiaalisten kasvulaitteiden komponentit:

Esimerkkejä komponenteista: alttiit/kiekkojen kantajat, lämmittimen elementit.

Käyttötarkoitukset: Korkean lämpötilan, korkean puhtaan epitaksiaalisten kasvuympäristöissä SIC-pinnoitteet (yleensä voimakas SIC) voivat tarjota erinomaisen korkean lämpötilan stabiilisuuden ja kemiallisen inerttisyyden reaktion estämiseksi prosessikaasujen kanssa tai epäpuhtauksien vapautumisen.

Sovellusarvo: Varmista epitaksiaalikerroksen laatu ja puhtaus, paranna lämpötilan yhtenäisyyttä ja ohjaustarkkuutta.

3) Muut prosessilaitteiden komponentit:

Komponenttiesimerkit: MOCVD -laitteiden grafiittikierret, sic -päällystetyt veneet (veneet diffuusiota/hapettua).

Käytökset: Tarjoa korroosionkestävää, korkean lämpötilan kestäviä, korkeapuhtaita.

Sovellusarvo: Paranna prosessien luotettavuutta ja komponenttien käyttöikää.

Ⅳ. Piharbidin (sic) soveltaminen muina erityisillä tuotekomponenteilla (muut erityiset tuotekomponentit)

Substraatin ja pinnoitteen lisäksi SIC itse käsitellään suoraan erilaisiin tarkkuuskomponentteihin sen erinomaisen kattavan suorituskyvyn vuoksi.

Erityiset sovellusskenaariot ja käyttötarkoitukset:

1) Kiekkojen käsittely- ja siirtokomponentit:

Esimerkkejä komponenteista: robotin päätyefektorit, tyhjiöpoikat, reunakahvat, nostotapit.

Käyttö: Nämä komponentit vaativat suurta jäykkyyttä, korkeaa kulutuskestävyyttä, alhaisen lämmönlaajennusta ja korkeaa puhtautta varmistaakseen, että hiukkasia ei muodosteta, ei kiekkojen naarmuja eikä lämpötilan muutoksista johtuen muodonmuutoksia, kun kuljetetaan kiekkoja suurella nopeudella ja suurella tarkkuudella.

Sovellusarvo: Paranna kiekkojen siirron luotettavuutta ja puhtautta, vähennä kiekkovaurioita ja varmista automatisoitujen tuotantolinjojen vakaan toiminnan.

2) Korkean lämpötilan prosessilaitteet Rakenteelliset osat:

Esimerkkejä komponenteista: uuniputket diffuusiota/hapettumista, veneitä/ulokeja, termoelementtien suojausputkia, suuttimia.

Sovellus: Hyödynnä SiC: n korkea lämpötilan lujuus, lämmönkestävyys, kemiallinen inertti ja alhaiset pilaantumisominaisuudet.

Sovellusarvo: Tarjoa vakaa prosessiympäristö korkean lämpötilan hapettumisessa, diffuusiossa, hehkutuksessa ja muissa prosesseissa, pidentävät laitteiden käyttöikää ja vähentävät huoltoa.

3) Tarkkuuskeraamiset komponentit:

Komponenttiesimerkit: Laakerit, tiivisteet, oppaat, lippulevyt.

Sovellus: Hyödynnä SiC: n korkea kovuus, kulutuskestävyys, korroosionkestävyys ja ulottuvuusvakaus.

Sovellusarvo: Erinomainen suorituskyky joissakin mekaanisissa komponenteissa, jotka vaativat suurta tarkkuutta, pitkää käyttöiää ja vastuskestävyyttä ankarille ympäristöille, kuten jotkut CMP (kemiallinen mekaaninen kiillotus) -laitteessa käytetyt komponentit.

4) Optiset komponentit:

Komponenttiesimerkit: UV/röntgenoptiikan peilit, optiset ikkunat.

Käyttötarkoitukset: SiC: n korkea jäykkyys, alhainen lämmön laajeneminen, korkea lämmönjohtavuus ja kiillotettavuus tekevät siitä ihanteellisen materiaalin laaja-alaisten, korkean vakauden peilien valmistukseen (etenkin avaruusteleskooppeissa tai synkrotronisäteilylähteissä).

Sovellusarvo: Tarjoaa erinomaisen optisen suorituskyvyn ja ulottuvuuden vakauden äärimmäisissä olosuhteissa.