Bahan epitaxy karbida silikon

Silikon karbida, dengan formula kimia, adalah bahan semikonduktor kompaun yang dibentuk oleh ikatan kovalen yang kuat antara unsur -unsur silikon (SI) dan karbon (c). Dengan sifat fizikal dan kimia yang sangat baik, ia memainkan peranan yang semakin penting dalam banyak bidang perindustrian, terutamanya dalam proses pembuatan semikonduktor yang menuntut.

Ⅰ. Ciri -ciri fizikal teras karbida silikon (sic)

Memahami sifat fizikal SIC adalah asas untuk memahami nilai permohonannya:

1) kekerasan tinggi:

Kekerasan SIC adalah kira-kira 9-9.5, kedua hanya untuk berlian. Ini bermakna ia mempunyai haus yang sangat baik dan rintangan calar.

Nilai permohonan: Dalam pemprosesan semikonduktor, ini bermakna bahawa bahagian -bahagian yang diperbuat daripada SIC (seperti lengan robot, chucks, cakera pengisaran) mempunyai kehidupan yang lebih lama, mengurangkan generasi zarah yang disebabkan oleh haus, dan dengan itu meningkatkan kebersihan dan kestabilan proses.

2) Ciri -ciri terma yang sangat baik:

● Kekonduksian terma yang tinggi: 

Kekonduksian terma SIC jauh lebih tinggi daripada bahan silikon tradisional dan banyak logam (sehingga 300-490W/(m ⋅K) pada suhu bilik, bergantung pada bentuk kristal dan kesuciannya).

Nilai permohonan: Ia boleh menghilangkan haba dengan cepat dan cekap. Ini adalah penting untuk pelesapan haba peranti semikonduktor kuasa tinggi, yang boleh menghalang peranti daripada terlalu panas dan kegagalan, dan meningkatkan kebolehpercayaan dan prestasi peranti. Dalam peralatan proses, seperti pemanas atau plat penyejukan, kekonduksian terma yang tinggi memastikan keseragaman suhu dan tindak balas pantas.

● Koefisien pengembangan haba yang rendah: SIC mempunyai sedikit perubahan dimensi ke atas julat suhu yang luas.

Nilai permohonan: Dalam proses semikonduktor yang mengalami perubahan suhu drastik (seperti penyepuhlindapan haba pesat), bahagian SIC dapat mengekalkan bentuk dan ketepatan dimensi mereka, mengurangkan tekanan dan ubah bentuk yang disebabkan oleh ketidakcocokan haba, dan memastikan ketepatan pemprosesan dan hasil peranti.

● Kestabilan terma yang sangat baik: SIC dapat mengekalkan struktur dan kestabilan prestasinya pada suhu tinggi, dan dapat menahan suhu sehingga 1600 ∘C atau bahkan lebih tinggi dalam suasana lengai.

Nilai permohonan: Sesuai untuk persekitaran proses suhu tinggi seperti pertumbuhan epitaxial, pengoksidaan, penyebaran, dan lain-lain, dan tidak mudah untuk mengurai atau bertindak balas dengan bahan lain.

● Rintangan kejutan terma yang baik: dapat menahan perubahan suhu yang cepat tanpa retak atau kerosakan.

Nilai Permohonan: Komponen SIC lebih tahan lama dalam langkah -langkah proses yang memerlukan kenaikan suhu dan kejatuhan.

3) Ciri -ciri elektrik unggul (terutamanya untuk peranti semikonduktor):

● Bandgap lebar: Bandgap SIC adalah kira-kira tiga kali dari silikon (SI) (contohnya, 4H-SIC adalah kira-kira 3.26ev dan Si adalah kira-kira 1.12EV).

Nilai Permohonan:

Suhu operasi yang tinggi: Bandgap yang luas menjadikan kepekatan pembawa intrinsik peranti SIC masih sangat rendah pada suhu tinggi, jadi ia boleh beroperasi pada suhu lebih tinggi daripada peranti silikon (sehingga 300 atau lebih).

Bidang elektrik kerosakan tinggi: Kekuatan medan elektrik kerosakan SIC hampir 10 kali dari silikon. Ini bermakna bahawa pada tahap rintangan voltan yang sama, peranti SIC boleh dibuat lebih kurus dan rintangan rantau hanyut lebih kecil, dengan itu mengurangkan kerugian pengaliran.

Rintangan Sinaran yang Kuat: Bandgap yang luas juga menjadikannya rintangan radiasi yang lebih baik dan sesuai untuk persekitaran khas seperti aeroangkasa.

● Halaju drift elektron ketepuan tinggi: Halaju drift elektron ketepuan SIC adalah dua kali ganda silikon.

Nilai Permohonan: Ini membolehkan peranti SIC beroperasi pada frekuensi penukaran yang lebih tinggi, yang memberi manfaat untuk mengurangkan jumlah dan berat komponen pasif seperti induktor dan kapasitor dalam sistem dan meningkatkan ketumpatan kuasa sistem.

4） Kestabilan kimia yang sangat baik:

SIC mempunyai rintangan kakisan yang kuat dan tidak bertindak balas dengan kebanyakan asid, pangkalan atau garam cair pada suhu bilik. Ia bertindak balas dengan oksidan kuat tertentu atau pangkalan cair hanya pada suhu tinggi.

Nilai permohonan: Dalam proses yang melibatkan bahan kimia yang menghakis seperti etsa dan pembersihan basah semikonduktor, komponen SIC (seperti bot, paip, dan muncung) mempunyai hayat perkhidmatan yang lebih panjang dan risiko pencemaran yang lebih rendah. Dalam proses kering seperti etsa plasma, toleransi terhadap plasma juga lebih baik daripada banyak bahan tradisional.

5）Kesucian tinggi (kemurnian tinggi dicapai):

Bahan-bahan SIC yang tinggi boleh disediakan oleh kaedah seperti pemendapan wap kimia (CVD).

Nilai Pengguna: Dalam pembuatan semikonduktor, kesucian bahan adalah kritikal, dan sebarang kekotoran boleh menjejaskan prestasi peranti dan hasil. Komponen SIC yang berkecuali tinggi meminimumkan pencemaran wafer silikon atau persekitaran proses.

Ⅱ. Penggunaan silikon karbida (sic) sebagai substrat epitaxial

Wafer kristal tunggal adalah bahan substrat utama untuk pembuatan peranti kuasa SIC berprestasi tinggi (seperti MOSFET, JFETS, SBDs) dan GALLIUM NITRIDE (GAN) RF/kuasa kuasa.

Senario dan kegunaan aplikasi khusus:

1) Epitaxy Sic-on-SIC:

Penggunaan: Pada substrat kristal tunggal SIC tinggi, lapisan epitaxial SIC dengan doping dan ketebalan tertentu ditanam oleh epitaxy wap kimia (CVD) untuk membina kawasan aktif peranti kuasa SIC.

Nilai permohonan: Kekonduksian terma yang sangat baik dari substrat SIC membantu peranti untuk menghilangkan haba, dan ciri -ciri bandgap yang luas membolehkan peranti menahan voltan tinggi, suhu tinggi dan operasi frekuensi tinggi. Ini menjadikan peranti kuasa SIC berfungsi dengan baik dalam kenderaan tenaga baru (kawalan elektrik, buasir pengecasan), penyongsang fotovoltaik, pemacu motor perindustrian, grid pintar dan bidang lain, meningkatkan kecekapan sistem dengan ketara dan mengurangkan saiz dan berat peralatan.

2) Epitaxy Gan-on-SIC:

Penggunaan: Substrat SIC sangat sesuai untuk meningkatkan lapisan epitaxial GAN ​​berkualiti tinggi (terutamanya untuk frekuensi tinggi, peranti RF berkuasa tinggi seperti HEMT) kerana kekisi yang baik dengan GaN (berbanding dengan safir dan silikon) dan kekonduksian terma yang sangat tinggi.

Nilai Permohonan: Substrat SIC secara berkesan boleh menjalankan sejumlah besar haba yang dihasilkan oleh peranti GAN semasa operasi untuk memastikan kebolehpercayaan dan prestasi peranti. Ini menjadikan peranti Gan-on-SIC mempunyai kelebihan yang tidak dapat digantikan di stesen asas komunikasi 5G, sistem radar, penangguhan elektronik dan bidang lain.

Ⅲ. Permohonan silikon karbida (sic) sebagai salutan

Lapisan SIC biasanya didepositkan pada permukaan substrat seperti grafit, seramik atau logam dengan kaedah CVD untuk memberikan substrat SIC sifat yang sangat baik.

Senario dan kegunaan aplikasi khusus:

1) Komponen peralatan etsa plasma:

Contoh komponen: pancuran mandian, liner ruang, permukaan ESC, cincin fokus, tingkap etch.

Kegunaan: Dalam persekitaran plasma, komponen-komponen ini dibombardir oleh ion tenaga tinggi dan gas menghakis. Lapisan SIC melindungi komponen kritikal ini daripada kerosakan dengan kekerasan tinggi, kestabilan kimia yang tinggi, dan ketahanan terhadap hakisan plasma.

Nilai Permohonan: Memperluas hayat komponen, mengurangkan zarah yang dihasilkan oleh hakisan komponen, meningkatkan kestabilan proses dan kebolehulangan, mengurangkan kos penyelenggaraan dan downtime, dan memastikan kebersihan pemprosesan wafer.

2) Komponen peralatan pertumbuhan epitaxial:

Contoh komponen: pembawa/pembawa wafer, elemen pemanas.

Kegunaan: Dalam suhu tinggi, persekitaran pertumbuhan epitaxial yang tinggi, salutan SIC (biasanya SIC kemelut tinggi) dapat memberikan kestabilan suhu tinggi yang sangat baik dan inertness kimia untuk mencegah tindak balas dengan gas proses atau pelepasan kekotoran.

Nilai Permohonan: Pastikan kualiti dan kesucian lapisan epitaxial, meningkatkan keseragaman suhu dan ketepatan kawalan.

3) Komponen peralatan proses lain:

Contoh komponen: cakera grafit peralatan MOCVD, bot bersalut SIC (bot untuk penyebaran/pengoksidaan).

Kegunaan: Menyediakan permukaan tahan karat, tahan suhu tinggi, permukaan kemelut tinggi.

Nilai Permohonan: Meningkatkan Kebolehpercayaan Proses dan Kehidupan Komponen.

Ⅳ. Penggunaan karbida silikon (sic) sebagai komponen produk khusus lain (komponen produk khusus lain)

Di samping menjadi substrat dan salutan, SIC sendiri juga diproses secara langsung ke dalam pelbagai komponen ketepatan kerana prestasi komprehensif yang sangat baik.

Senario dan kegunaan aplikasi khusus:

1) Komponen pengendalian dan pemindahan wafer:

Contoh -contoh komponen: pengesan akhir robot, chuck vakum, genggaman tepi, pin angkat.

Penggunaan: Komponen ini memerlukan ketegaran yang tinggi, rintangan haus yang tinggi, pengembangan haba yang rendah dan kesucian yang tinggi untuk memastikan tiada zarah dihasilkan, tiada goresan wafer, dan tiada ubah bentuk disebabkan oleh perubahan suhu apabila mengangkut wafer pada kelajuan tinggi dan ketepatan yang tinggi.

Nilai permohonan: Meningkatkan kebolehpercayaan dan kebersihan penghantaran wafer, mengurangkan kerosakan wafer, dan pastikan operasi stabil garisan pengeluaran automatik.

2) Peralatan Proses Tinggi Peralatan Bahagian Struktur:

Contoh komponen: tiub relau untuk penyebaran/pengoksidaan, bot/cantilevers, tiub perlindungan termokopel, muncung.

Permohonan: Menggunakan kekuatan suhu tinggi SIC, rintangan kejutan terma, inertness kimia dan ciri pencemaran yang rendah.

Nilai Permohonan: Menyediakan persekitaran proses yang stabil dalam pengoksidaan suhu tinggi, penyebaran, penyepuhlindapan dan proses lain, memanjangkan hayat peralatan dan mengurangkan penyelenggaraan.

3) Komponen seramik ketepatan:

Contoh komponen: galas, anjing laut, panduan, plat lapping.

Permohonan: Menggunakan kekerasan tinggi SIC, rintangan haus, rintangan kakisan dan kestabilan dimensi.

Nilai permohonan: Prestasi yang sangat baik dalam beberapa komponen mekanikal yang memerlukan ketepatan yang tinggi, jangka hayat dan ketahanan terhadap persekitaran yang keras, seperti beberapa komponen yang digunakan dalam peralatan CMP (bahan kimia mekanikal).

4) Komponen optik:

Contoh komponen: Cermin untuk optik UV/X-ray, tingkap optik.

Kegunaan: Ketegaran tinggi SIC, pengembangan haba yang rendah, kekonduksian terma yang tinggi dan pengolosan menjadikannya bahan yang ideal untuk pembuatan cermin besar-besaran, tinggi (terutamanya dalam teleskop angkasa atau sumber sinaran synchrotron).

Nilai Permohonan: Menyediakan prestasi optik yang sangat baik dan kestabilan dimensi di bawah keadaan yang melampau.