Кремний карбидінің эпитаксисі

SIC химиялық формуласымен кремний карбиді - кремний (Si) және көміртегі (C) элементтері арасындағы күшті коваленттік байланыстармен құрылған құрама жартылай өткізгіш материал. Оның керемет физикалық және химиялық қасиеттерімен ол көптеген өнеркәсіптік кен орындарында, әсіресе жартылай өткізгішті өндіріс процесінде маңызды рөл атқарады.

Ⅰ. Кремний карбидінің физикалық қасиеттері (SIC)

SIC-тің физикалық қасиеттерін түсіну оның қолданылу құнын түсіну үшін негіз болып табылады:

1) Жоғары қаттылық:

ӘЖ ХИЖ қаттылығы шамамен 9-9,5, тек Алмазға дейін. Бұл өте жақсы тозған және сызаттарға төзімділігі бар дегенді білдіреді.

Өтініш мәні: жартылай өткізгішті өңдеуде, бұл SIC-тен жасалған (мысалы, роботты қолдар, чактар, ұнтақталған дискілер, ұнтақталған дискілер), ұзағырақ, бөлшектердің цехтарын азайтады, сондықтан процестің тазалығы мен тұрақтылығын арттырады.

2) Тамаша жылу қасиеттері:

● Жоғары жылу өткізгіштік: 

SIC жылу өткізгіштігі дәстүрлі кремний материалдарынан әлдеқайда жоғары және көптеген металдардан әлдеқайда жоғары (бөлме температурасы мен тазалығына байланысты бөлме температурасында).

Қолданбаның мәні: ол жылуды тез және тиімді түрде тарата алады. Бұл құрылғының қызып кетуіне және істен шығуына жол бермеуге және құрылғының сенімділігі мен жұмысына кедергі келтіруі мүмкін жоғары қуатты жартылай өткізгіш құрылғыларды жылудан шығару үшін өте маңызды. Технологиялық жабдықтарда жылытқыштар немесе салқындату тақталары, жоғары жылу өткізгіштік температуралық өткізгіштік температураның біркелкілі және тез жауап береді.

● Төмен жылу кеңейту коэффициенті: SIC-те кең температуралық диапазонның өлшемді өзгеруі аз.

Өтініш мәні: температураның өзгеруі (мысалы, тез термиялық тазарту сияқты), SIC бөлшектері олардың пішінді және өлшемді дәлдікті сақтайтын процестерде олардың пішінді және өлшемді дәлдігін сақтай алады, термиялық сәйкессіздіктен туындаған стресс пен деформацияны азайтады және процедураның дәлдігі мен құрылымын қамтамасыз етеді.

● Тамаша жылу тұрақтылығы: SIC өзінің құрылымы мен өнімділігін жоғары температурада сақтай алады және температураның тұрақтылығын және 1600 ∘C-ге дейін немесе инертті жағдайда да жоғары болуы мүмкін.

Қолданбаның мәні: эпитаксиалды өсу, тотығу, диффузия және т.б. сияқты жоғары температуралы процессорлық орталарға жарамды, және басқа заттармен ыдырау немесе реакция жасау оңай емес.

● Жақсы жылу соққыларына төзімділік: температураның тез өзгеруіне қабілетті, жарылусыз немесе зақымсыз.

Қолданбаның мәні: SIC компоненттері температураның тез өсуін және құлауды қажет ететін процестерде берік болады.

3) электрлік қасиеттер (әсіресе жартылай өткізгіш құрылғылар үшін):

● GILD BADGAP: SIC диапазоны кремний (SI) шамамен үш есе көп (мысалы, 4-ші СИК - шамамен 3,26ев және Си шамамен 1,12ев).

Өтініш мәні:

Жоғары температурасы: кең жолақ тасымалдаушыға арналған тасымалдаушы концентрионы жоғары температурада өте төмен етеді, сондықтан ол кремний құрылғыларынан (300 және одан да көп) температурада жұмыс істей алады.

Жоғары деңгейдегі электр өрісі: СИК электрлік өрісінің күші кремнийден 10 есе жуық. Бұл кернеуге төзімділік деңгейінен, SIC құрылғыларын жұқа етіп, дрейфтің қарсылыққа төзімділігі кішірейеді, осылайша өткізгіш шығындарды азайтады.

Күшті радиациялық кедергісі: кең жолақ сонымен қатар оның радиациялық кедергіні жақсартады және аэроғарыш сияқты арнайы орталарға жарамды.

● Жоғары қанықтық электронды драйвердің жылдамдығы: SIC-дің қанықтылығы электронының драйвер жылдамдығы кремнийден екі есе көп.

Қолданбаның мәні: Бұл SIC құрылғыларын жүйенің индукторлары мен конденсаторлары сияқты пассивті компоненттердің көлемі мен салмағын азайту және жүйенің қуаттылығының тығыздығын арттыруға пайдалы жоғары коммутациялық жиіліктермен жұмыс істеуге мүмкіндік береді.

4) Өте жақсы химиялық тұрақтылық:

СИК қатты коррозияға төзімділігі бар және көптеген қышқылдармен, негіздермен немесе балқытылған тұздармен бөлме температурасында әсер етпейді. Ол белгілі бір күшті тотықтырғыштармен немесе балқытылған негіздермен тек жоғары температурада ғана әсер етеді.

Өтініш мәні: Жартылай өткізгішті дымқыл химиялық заттармен, мысалы, жартылай өткізгішті ылғалмен жуу және тазарту, мысалы, SIC компоненттері (мысалы, қайықтар, құбырлар және саңылаулар) ұзақ қызмет ету мерзімі және ластану қаупі төмен. Плазма сияқты құрғақ процестерде, мысалы, оның плазмаға төзімділігі көптеген дәстүрлі материалдардан да жақсы.

5)Жоғары тазалық (жоғары тазалыққа қол жеткізуге болады):

Жоғары сапалы SIC материалдарын химиялық бумен тұндыру (CVD) сияқты әдістермен дайындауға болады.

Пайдаланушы мәні: Жартылай өткізгіштерде өндірісте материалдық тазалық өте маңызды, ал кір қоспалар құрылғының жұмысына және кірістілігіне әсер етуі мүмкін. Жоғары сапалы SIC компоненттері кремний вафлидерінің немесе технологиялық орталардың ластануын азайтады.

Ⅱ. Силикон карбидін (SIC) эпитаксиалды субстрат ретінде қолдану

SIC Бірыңғай кристалды вафли - бұл жоғары сапалы SIC электр стансаларын (мысалы, MOSFETS, JFETS, SBD) және Gallium Nitride (GAN) RF / Power құрылғылары.

Нақты қосымшаның сценарийлері және қолданады:

1) SIC-ON-ON-SIC EPITAXY:

Қолдану: Жоғары тазалық бір кристалды субстратта, белгілі бір допинг және қалыңдығы бар SIC эпитаксиалды қабаты, SIC электр стансаларының белсенді аймағын салу үшін химиялық бу эпитаксиімен (CVD) өседі.

Қолданбаның мәні: SIC субстратының керемет термиялық өткізгіштігі құрылғыға жылуды таратуға көмектеседі, ал диспетканың кең сипаттамалары құрылғыға жоғары кернеу, жоғары температура, жоғары температура және жоғары жиілікті жұмыс істеуге мүмкіндік береді. Бұл SIC электрлік құрылғыларын жаңа энергетикалық құралдармен (электрмен басқару, зарядтау қадалары), фотоэлектрлік инверторлар, фотоэлектрлік инверторлар, өнеркәсіптік қозғалтқыштар, смарт-торлар, смарт-торлар және басқа да кен орындарын, смарт-торлар мен басқа да кен орындарын жақсы орындайды.

2) gan-On-SIC EPITAXY:

Қолданыңыз: SIC субстраттары жоғары сапалы ган эпитаксилі қабаттарын өсіруге өте ыңғайлы (әсіресе HESSES сияқты жоғары жиілік, жоғары қуатты, мысалы, Саффир және кремниймен салыстырғанда) және өте жоғары жылу өткізгіштікке байланысты.

Өтініш мәні: SIC субстраттары құрылғылардың сенімділігі мен жұмысын қамтамасыз ету үшін пайдаланған кезде ган құрылғыларымен жылудың көп мөлшерін тиімді жүргізе алады. Бұл GAN-ON-SIC құрылғыларын 5G байланыс базалық станцияларында, радиолокациялық жүйелерде, электронды кері және басқа да салаларда алмастырмайды.

Ⅲ. Кремний карбидін (SIC) жабу ретінде қолдану

Әдетте SIC жабындылары әдетте графит, керамика немесе металдар, мысалы, графит, керамика немесе металдар, мысалы, CVD әдісі бойынша, субстрат өте жақсы қасиеттерін береді.

Нақты қосымшаның сценарийлері және қолданады:

1) жабдық компоненттерін плазмалық илемдеу:

Компоненттердің мысалдары: душ заттар, камералық лайнерлер, ESC беттері, фокус сақиналары, ECHS Windows.

Пайдалану: плазмалық ортада бұл компоненттер жоғары энергия иондары мен коррозиялық газдармен бомбаланады. SIC жабындары осы сыни компоненттерді зақымданудан жоғары қаттылықтан, жоғары химиялық тұрақтылықпен және плазмалық эрозияға төзімділігін қорғайды.

Қолданбаның мәні: компоненттердің өмірін ұзартыңыз, компоненттік эрозиямен пайда болады, процесстің тұрақтылығы мен қайталануын жақсартады, техникалық қызмет көрсету шығындары мен үзілістерін азайтады және вафлидің тазалығын қамтамасыз етеді.

2) эпитаксиалды өсу жабдықтары:

Компоненттердің мысалдары: Сезімталдар / вафли тасымалдаушылар, жылытқыш элементтері.

Қолданады: жоғары температурада, жоғары сапалы эпитаксиалды өсу орталарында, SIC жабындары (әдетте жоғары тазалық SIC) технологиялық газдармен реакцияның немесе қоспалардың шығарылуын болдырмау үшін өте жоғары температуралық тұрақтылық пен химиялық инертті қамтамасыз етуі мүмкін.

Қолданбаның мәні: эпитаксиальды қабаттың сапасы мен тазалығын қамтамасыз ету, температура біркелкілі және бақылау дәлдігін жақсарту.

3) технологиялық жабдықтың басқа компоненттері:

Компоненттік мысалдар: Mocvd жабдықтарының графит дискілері, SIC жабылған қайықтар (диффузия / тотығу қайықтар).

Қолдану: коррозияға төзімді, жоғары температуралы төзімді, жоғары тазартқыш беттерін қамтамасыз етеді.

Қолданбаның мәні: технологиялық сенімділік пен компоненттердің өмірін жақсарту.

Ⅳ. Силикон Карбидін (SIC) басқа өнім компоненттері ретінде қолдану (өнімнің басқа да арнайы компоненттері)

Сонымен қатар, субстрат және жабын болудан басқа, SIC өзі өте жақсы көрсеткіштеріне байланысты әр түрлі дәлдік құрамдас бөліктерге тікелей өңделеді.

Нақты қосымшаның сценарийлері және қолданады:

1) вафлиді өңдеу және беру компоненттері:

Компоненттердің мысалдары: робот түпкі эрторлық, вакуумдық чактар, жиектерді, жиектерді көтеру, көтергіш түйреуіштер.

Қолдану: Бұл компоненттер жоғары қаттылықты, жоғары тозуға төзімді, жоғары термиялық кеңеюді және жоғары тазалықты қажет етеді, бұл бөлшектердің пайда болуын, вафлидің сызаттарын және вафлиді жоғары жылдамдықпен және жоғары дәлдікпен тасымалдау кезінде деформация болмайды.

Өтініш мәні: вафлидің берілуінің сенімділігі мен тазалығын жақсарту, вафли залалын азайтыңыз және автоматтандырылған өндірістік желілердің тұрақты жұмысын қамтамасыз ету.

2) жоғары температуралы технологиялық жабдық Құрылымдық бөлшектер:

Компоненттердің мысалдары: диффузия / тотығу, қайықтар / кантюралар, термопара қорғау түтіктері, саңылаулар.

Қолдану: SIC-тің жоғары температуралы күші, термиялық соққыға төзімділікті, химиялық инертті және ластанудың ластану сипаттамаларын қолданыңыз.

Қолданбаның мәні: жоғары температурада тотығу, диффузия, тазарту, басқа процестер, жабдықтың өмірін ұзартады және техникалық қызмет көрсетуді азайтады.

3) дәлдік керамикалық компоненттер:

Компоненттік мысалдар: Мойынтіректер, пломбалар, нұсқаулықтар, қыстық тақталар.

Қолдану: SIC-тің жоғары қаттылығын, тозуға, коррозияға төзімділігі мен өлшемді тұрақтылықты қолданыңыз.

Өтініш мәні: жоғары дәлдікті, ұзақ мерзімді, ұзақ өмір сүруді және ұзақ мерзімді өмірді және қатал ортаға төзімді, мысалы, CMP (химиялық механикалық) жабдықтарында қолданылады.

4) оптикалық компоненттер:

Компонент мысалдары: ультракүлгін / рентгендік оптика, оптикалық терезелер.

Қолданады: SIC жоғары қаттылығы, жылу кеңеюі, жоғары жылу өткізгіштігі және поляклеясы оны ауқымды, жоғары тұрақтылық айналарды (әсіресе ғарыштық телескоптарда немесе синхротрон сәулелерінде) өндіруге тамаша материал жасайды.

Өтініш мәні: төтенше жағдайлар кезінде керемет оптикалық және өлшемді тұрақтылықты қамтамасыз етеді.