Kas yra silicio karbido (SiC) keraminė valtis?

Vykdant puslaidininkinius aukštos temperatūros procesus, plokštelių tvarkymas, palaikymas ir terminis apdorojimas priklauso nuo specialaus atraminio komponento - plokštelės. Kylant proceso temperatūrai, didėjant švaros ir dalelių kontrolės reikalavimams, tradicinės kvarcinės plokštelės palaipsniui atskleidžia tokias problemas kaip trumpas tarnavimo laikas, didelis deformacijos greitis ir prastas atsparumas korozijai.Silicio karbido (SiC) keraminės valtysatsirado šiame kontekste ir tapo pagrindiniu aukščiausios klasės terminio apdorojimo įrangos nešikliu.

Silicio karbidas (SiC) yra inžinerinė keramikos medžiaga, kuri sujungia didelį kietumą, aukštą šilumos laidumą ir puikų cheminį stabilumą. SiC keramika, suformuota sukepinant aukštoje temperatūroje, ne tik pasižymi puikiu atsparumu šiluminiam smūgiui, bet ir išlaiko stabilią struktūrą bei dydį oksiduojančioje ir korozinėje aplinkoje. Dėl to, kai jis pagamintas į vaflinę valtį, jis gali patikimai palaikyti aukštoje temperatūroje vykstančius procesus, tokius kaip difuzija, atkaitinimas ir oksidacija, todėl jis ypač tinka terminiams procesams, veikiantiems aukštesnėje nei 1100 °C temperatūroje.

Vaflinių valčių konstrukcija dažniausiai suprojektuota su daugiasluoksne, lygiagrečia tinklelio konfigūracija, galinčia vienu metu laikyti keliasdešimt ar net šimtus plokštelių. SiC keramikos pranašumai kontroliuojant šiluminio plėtimosi koeficientus daro juos mažiau linkę į šiluminę deformaciją ar mikroįtrūkimus aukštoje temperatūroje vykstančių padidinimo ir sumažinimo procesų metu. Be to, metalo priemaišų kiekis gali būti griežtai kontroliuojamas, o tai žymiai sumažina užteršimo riziką aukštoje temperatūroje. Dėl to jie puikiai tinka procesams, kurie yra ypač jautrūs švarai, pavyzdžiui, galios įrenginių, SiC MOSFET, MEMS ir kitų produktų gamybai.

Palyginti su tradicinėmis kvarcinėmis plokštelėmis, silicio karbido keraminių plokštelių valtys paprastai tarnauja 3–5 kartus ilgiau aukštoje temperatūroje, dažnai veikiant šiluminiais ciklais. Didesnis jų tvirtumas ir atsparumas deformacijai leidžia stabiliau išlyginti plokšteles, o tai padeda pagerinti derlių. Dar svarbiau, kad SiC medžiagos išlaiko minimalius matmenų pokyčius dažnų šildymo ir aušinimo ciklų metu, sumažindamos plokštelės kraštų skilimą arba dalelių išsiliejimą, kurį sukelia plokštelių valties deformacija.

Kalbant apie gamybą, silicio karbido plokštelės paprastai gaminamos reakcinio sukepinimo (RBSiC), tankaus sukepinimo (SSiC) arba sukepinimo slėgiu būdu. Kai kuriuose aukščiausios klasės gaminiuose taip pat naudojamas tikslus CNC apdirbimas ir paviršiaus poliravimas, kad atitiktų plokštelių tikslumo reikalavimus. Skirtingų gamintojų formulių valdymo, priemaišų valdymo ir sukepinimo procesų techniniai skirtumai tiesiogiai įtakoja galutinį vaflinių valčių veikimą.

Pramonėje silicio karbido keraminės plokštelės pamažu tampa pageidaujamu aukščiausios klasės įrangos gamintojų pasirinkimu terminio apdorojimo procesuose – nuo ​​tradicinių silicio prietaisų iki trečios kartos puslaidininkinių medžiagų. Jie ne tik tinka įvairiai terminio apdorojimo įrangai, tokiai kaip vertikalios vamzdžių krosnys ir horizontalios oksidacijos krosnys, bet jų stabilus veikimas aukštos temperatūros, labai korozinėje aplinkoje taip pat suteikia tvirtesnes proceso nuoseklumo ir įrangos talpos garantijas.

Laipsniškas silicio karbido keraminių plokštelių populiarinimas žymi pažangių keraminių medžiagų, prasiskverbiančių į puslaidininkinės įrangos pagrindinius atraminius komponentus, pagreitį. Palyginti su tradicinėmis kvarcinėmis medžiagomis, jų pranašumai – stabilumas aukštoje temperatūroje, konstrukcinis tvirtumas ir atsparumas terminiam nuovargiui – yra patikimas medžiagos pagrindas tolesnei aukštesnės temperatūros ir griežtesnių proceso langų raidai. Šiuo metu 6 colių ir 8 colių keraminės silicio karbido plokštelės yra plačiai naudojamos puslaidininkių pramonės galios įrenginių masinės gamybos terminio apdorojimo procesuose. 12 colių specifikacija pamažu diegiama į aukščiausios klasės procesus ir pažangias gamybos linijas, todėl tampa svarbia kryptimi kitam įrangos ir medžiagų bendradarbiavimo etapui. Tuo pačiu metu 2–4 colių plokštelės ir toliau atlieka svarbų vaidmenį tyrimų platformose ir specifiniuose procesų scenarijuose, pvz., LED substrato apdorojimo ir proceso patikrinimo srityse. Silicio karbido keraminių plokštelių valtys demonstruos didesnius stabilumo, dydžio valdymo ir plokštelių talpos pranašumus, todėl bus nuolat tobulinama susijusių keraminių medžiagų technologija.