Mikä on piikarbidi (SiC) keraaminen kiekkovene?

Puolijohdeprosesseissa korkean lämpötilan prosesseissa kiekkojen käsittely, tukeminen ja lämpökäsittely perustuvat erityiseen tukikomponenttiin - kiekkoveneeseen. Prosessin lämpötilojen noustessa ja puhtauden ja hiukkasten hallinnan vaatimusten kasvaessa perinteiset kvartsikiekot paljastavat vähitellen ongelmia, kuten lyhyen käyttöiän, korkeat muodonmuutosnopeudet ja huonon korroosionkestävyyden.Piikarbidi (SiC) keraamiset kiekkoveneetsyntyivät tässä yhteydessä ja niistä on tullut keskeinen kantaja huippuluokan lämpökäsittelylaitteissa.

Piikarbidi (SiC) on tekninen keraaminen materiaali, jossa yhdistyvät korkea kovuus, korkea lämmönjohtavuus ja erinomainen kemiallinen stabiilisuus. SiC-keramiikka, joka on muodostettu korkeassa lämpötilassa sintraamalla, ei ainoastaan ​​osoita ylivoimaista lämpöiskun kestävyyttä, vaan myös säilyttää vakaan rakenteen ja koon hapettavassa ja syövyttävässä ympäristössä. Tämän seurauksena, kun se on valmistettu kiekkoveneen muotoon, se tukee luotettavasti korkean lämpötilan prosesseja, kuten diffuusiota, hehkutusta ja hapetusta, mikä tekee siitä erityisen sopivan lämpöprosesseihin, jotka toimivat yli 1100 °C:n lämpötiloissa.

Kiekkoveneiden rakenne on yleensä suunniteltu monikerroksiseksi, rinnakkaiseksi ristikkokonfiguraatioksi, johon mahtuu useita kymmeniä tai jopa satoja kiekkoja samanaikaisesti. SiC-keramiikan edut lämpölaajenemiskertoimien säätelyssä tekevät niistä vähemmän alttiita lämpömuodonmuutokselle tai mikrosäröilylle korkean lämpötilan ylös- ja alasajoprosesseissa. Lisäksi metallien epäpuhtauspitoisuutta voidaan valvoa tarkasti, mikä vähentää merkittävästi kontaminaatioriskiä korkeissa lämpötiloissa. Tämä tekee niistä erittäin sopivia puhtaudelle erittäin herkkiin prosesseihin, kuten teholaitteiden, SiC MOSFET:ien, MEMS:ien ja muiden tuotteiden valmistukseen.

Perinteisiin kvartsikiekkoveneisiin verrattuna keraamisten piikarbidikiekkoveneiden käyttöikä on tyypillisesti 3-5 kertaa pidempi korkeissa lämpötiloissa, usein toistuvissa lämpökiertoolosuhteissa. Niiden suurempi jäykkyys ja muodonmuutoskestävyys mahdollistavat vakaamman kiekkojen kohdistuksen, mikä auttaa parantamaan tuottoa. Vielä tärkeämpää on, että piikarbidimateriaalit säilyttävät minimaaliset mittamuutokset toistuvien lämmitys- ja jäähdytysjaksojen aikana, mikä vähentää kiekkojen reunan lohkeilua tai hiukkasten irtoamista, joka johtuu kiekkoveneen muodonmuutoksesta.

Valmistuksen kannalta piikarbidikiekkoveneitä valmistetaan tyypillisesti reaktiosintrauksella (RBSiC), tiheäsintrauksella (SSiC) tai paineavusteisella sintrauksella. Jotkut huippuluokan tuotteet käyttävät myös tarkkaa CNC-työstöä ja pinnan kiillotusta kiekkotason tarkkuusvaatimusten täyttämiseksi. Tekniset erot kaavanhallinnassa, epäpuhtauksien hallinnassa ja sintrausprosesseissa eri valmistajien välillä vaikuttavat suoraan kiekkojen lopputulokseen.

Teollisissa sovelluksissa piikarbidikeraamisista kiekkoveneistä on vähitellen tulossa ensisijainen valinta huippuluokan laitevalmistajille lämpökäsittelyprosesseissa perinteisistä piilaitteista kolmannen sukupolven puolijohdemateriaaleihin. Ne eivät sovellu vain erilaisiin lämpökäsittelylaitteisiin, kuten pystyputkiuuneihin ja vaakasuuntaisiin hapetusuuneihin, vaan niiden vakaa suorituskyky korkeissa lämpötiloissa, erittäin syövyttävissä ympäristöissä antaa myös vahvemmat takeet prosessin yhtenäisyydestä ja laitteiden kapasiteetista.

Piikarbidikeraamisten kiekkoveneiden asteittainen yleistyminen merkitsee kehittyneiden keraamisten materiaalien kiihtymistä puolijohdelaitteiden ydintukikomponenttien läpi. Perinteisiin kvartsimateriaaleihin verrattuna niiden edut korkeissa lämpötiloissa, rakenteellinen jäykkyys ja lämpöväsymisenkestävyys tarjoavat luotettavan materiaaliperustan korkeampien lämpötilojen ja tiukempien prosessiikkunoiden jatkuvalle kehitykselle. Tällä hetkellä 6 tuuman ja 8 tuuman keraamisia piikarbidikiekkoveneitä käytetään laajalti puolijohdeteollisuuden voimalaitteiden massatuotannon lämpökäsittelyprosesseissa. 12-tuumainen eritelmä otetaan vähitellen käyttöön huippuluokan prosesseissa ja edistyneissä tuotantolinjoissa, ja siitä on tulossa tärkeä suunta laite- ja materiaaliyhteistyön seuraavalle vaiheelle. Samaan aikaan 2-4 tuuman kiekkoveneillä on edelleen rooli tutkimusalustoilla ja erityisissä prosessiskenaarioissa, kuten LED-substraattien käsittelyssä ja prosessin verifioinnissa. Piikarbidikeraamisilla kiekkoveneillä on parempia etuja vakaudessa, koon hallinnassa ja kiekkojen kapasiteetissa, mikä edistää keraamisten materiaalien jatkuvaa kehitystä.