Niyə SiC Keramik Vafli Qayıqları Yarımkeçirici Diffuziya və Oksidləşmə Sobaları üçün Vacibdir

Yarımkeçirici istehsal prosesləri daha böyük lövhə ölçülərinə, daha sərt istilik büdcələrinə və daha aşağı qüsur tolerantlıqlarına doğru inkişaf etməyə davam etdikcə, yüksək temperaturlu proses avadanlıqlarında istifadə olunan materiallar getdikcə daha vacib hala gəlir. Bu əsas istehlak materialları və struktur komponentləri arasında silikon karbid (SiC) keramik lövhə qayıqları müasir diffuziya və oksidləşmə soba sistemlərində ən vacib imkan verən texnologiyalardan biri kimi ortaya çıxmışdır.

Qabaqcıl yarımkeçirici istehsal mühitlərində onlar istilik vahidliyinə, hissəciklərin əmələ gəlməsinə, lövhə gərginliyinin paylanmasına, proses sabitliyinə və nəticədə cihaz məhsuldarlığına birbaşa təsir göstərir.

Xüsusilə 300 mm lövhə istehsalında, güc yarımkeçirici istehsalında və üçüncü nəsil yarımkeçirici istehsalında, silikon karbid keramik lövhə qayıqları üstün istilik və mexaniki xüsusiyyətlərinə görə ənənəvi kvars əsaslı daşıyıcı sistemləri sürətlə əvəz edir.

Silikon karbid keramika vafli qayığı nədir?

Silikon karbid keramika lövhəsi, qabaqcıl silikon karbid əsaslı keramikadan hazırlanmış yüksək temperaturlu lövhə daşıyan bir quruluşdur. Onun əsas məqsədi istilik emalı əməliyyatları zamanı çoxsaylı yarımkeçirici lövhələri şaquli və ya üfüqi soba sistemləri vasitəsilə təhlükəsiz şəkildə dəstəkləmək və nəql etməkdir.

Tipik bir lövhə qayığı, emal zamanı lövhə aralığının yüksək dərəcədə idarə olunmasını təmin etmək üçün hazırlanmış çoxsaylı dəqiq mühəndislik lövhə yuvalarından ibarətdir. Tətbiqdən asılı olaraq, struktur həmçinin dayaq şüaları, konsol qolları, hava axını üçün optimallaşdırılmış həndəsələr və istilik kütləsini minimuma endirmək üçün hazırlanmış yüngül möhkəmləndirici hissələri də əhatə edə bilər.

Yarımkeçirici soba sistemlərində lövhə qayıqları lövhələrlə istilik emalı mühiti arasında effektiv şəkildə interfeys rolunu oynayır. Cihazın ölçüləri qabaqcıl texnologiya qovşaqlarına doğru kiçilməyə davam etdikcə, lövhə dayaq strukturundakı mikroskopik qeyri-sabitliklər belə prosesin təkrarlanmasına və qüsur performansına təsir göstərə bilər.

Bu, qabaqcıl soba istehsalçılarının ənənəvi əridilmiş kvars sistemləri əvəzinə yüksək təmizlikli silikon karbid keramika komponentlərini getdikcə daha çox tətbiq etmələrinin səbəblərindən biridir.

RolsDiffuziya və Oksidləşmə Sobası Sistemlərində

Diffuziya və oksidləşmə yarımkeçirici istehsalında ən fundamental istilik prosesləri arasında qalır. Bu proseslər aşqarların aktivləşdirilməsi, istilik oksidinin böyüməsi, tavlanma, ötürücü diffuziya və dielektrik əmələ gəlməsi üçün geniş istifadə olunur.

Tipik işləmə temperaturu, proses kimyasından və cihaz tələblərindən asılı olaraq təxminən 900°C ilə 1200°C arasında dəyişir. Bəzi qabaqcıl güc yarımkeçiriciləri və ya SiC cihaz tətbiqlərində istilik dövrləri 1300°C-dən çox ola bilər.

Bu şərtlər altında, vafli qayığı çirklənməni minimuma endirərkən və vahid vafli boşluğunu qoruyarkən uzun istilik dövrləri ərzində ölçülü sabitliyi qorumalıdır.

Ənənəvi kvars lövhəli qayıqlar yüksək təmizliyi və nisbətən aşağı qiyməti səbəbindən diffuziya sobalarında uzun müddətdir istifadə olunur. Bununla belə, kvars materialları nisbətən aşağı istilik keçiriciliyi nümayiş etdirir - adətən otaq temperaturunda təxminən 1,4 Vt/m·K.

Müqayisə üçün, silikon karbid keramika, növündən və mikrostrukturundan asılı olaraq, adətən təxminən 120 ~ 200 Vt/m·K arasında dəyişən istilik keçiriciliyi dəyərlərinə malikdir.

Bu kəskin fərq, soba yükü boyunca temperatur vahidliyini əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırır.

Daha yüksək istilik keçiriciliyi aşağıdakılara imkan verir:

● Daha vahid lövhəli isitmə

● Azaldılmış istilik qradiyentləri

● Təkmilləşdirilmiş vafli konsistensiyası

● Daha aşağı istilik stressi yığılması

● Oksidləşmə və ya diffuziya zamanı kənar təsirlərinin azalması

Proses pəncərələrinin daralmağa davam etdiyi qabaqcıl yarımkeçirici istehsalında bu təkmilləşdirmələr birbaşa film vahidliyinə və elektrik performansının ardıcıllığına təsir göstərir.

SiC lövhəli qayıqlar kvars konstruksiyaları ilə müqayisədə xeyli yüksək mexaniki sərtlik təmin edir. Bu, qayığın uzunluğu və mexaniki yüklənmənin əhəmiyyətli dərəcədə arta biləcəyi 300 mm lövhələrin böyük partiyalarını emal edən şaquli soba sistemlərində getdikcə daha vacib hala gəlir.

Azaldılmış deformasiya, istilik dövrü ərzində dəqiq lövhə aralığının və sabit qaz axını davranışının qorunmasına kömək edir.

Silikon Karbid Keramika Vafli Qayıqlarının Əsas Fiziki Xüsusiyyətləri

Silikon karbidli vafli qayıqların artan populyarlığı, ilk növbədə, silikon karbid keramikasının istilik, mexaniki və kimyəvi xüsusiyyətlərinin unikal kombinasiyası ilə əlaqədardır.

Əsas Fiziki Xüsusiyyətlər

Bu xüsusiyyətlər silikon karbid keramika strukturlarının uzunmüddətli istilik dövrü altında ölçülü sabitliyi qorumasına imkan verir, halbuki ənənəvi kvars komponentləri yumşalmağa və ya deformasiyaya uğramağa başlaya bilər.

Silisium karbidin yüksək sərtliyi həmçinin sobada lövhələrin yüklənməsi və boşaldılması zamanı titrəməni və mexaniki qeyri-sabitliyi azaldır.

Silikon Karbid Vafli Qayıqları üçün Əsas Material Növləri

Müasir silikon karbidli vafli qayıqlar, hər biri müəyyən proses mühitləri və səmərəlilik tələbləri üçün optimallaşdırılmış müxtəlif material texnologiyalarından istifadə etməklə istehsal olunur.

Yenidən kristallaşmış silikon karbid (RSiC) əla təmizliyi və istilik stabilliyi səbəbindən yüksək temperaturlu soba tətbiqlərində geniş istifadə olunur. RSiC üçün istehsal prosesi əhəmiyyətli miqdarda sinterləmə köməkçilərinin əlavə edilməsini tələb etmir ki, bu da yarımkeçirici mühitlərdə çirklənmə riskini minimuma endirməyə kömək edir.

Reaksiya ilə sinterlənmiş silikon karbid (RBSC və ya RBSiC) daha yüksək mexaniki möhkəmlik və daha aşağı istehsal xərcləri təklif edir. Bununla belə, strukturdakı qalıq sərbəst silikon müəyyən korroziyalı proses mühitlərində onun korroziyaya davamlılığını azalda bilər.

Qabaqcıl yarımkeçirici tətbiqlər üçün CVD silikon karbid örtüklü qrafit sistemləri getdikcə daha çox yayılır. Bu strukturlarda qrafit substratı yüngül mexaniki dəstək təmin edir, yüksək təmizlikli kimyəvi buxar çöküntüsü (CVD) silikon karbid örtüyü isə proses interfeysini təşkil edir.

CVD silikon karbid örtükləri olduqca aşağı hissəcik əmələ gəlmə sürətinə və müstəsna təmizliyə malikdir ki, bu da onları qabaqcıl məntiq və güc yarımkeçirici istehsalı üçün olduqca cəlbedici edir. Bununla belə, təkrarlanan istilik dövrü zamanı çatlamanın və ya delaminasiyanın qarşısını almaq üçün örtük bütövlüyünə və uyğunsuz istilik genişlənmə əmsallarına diqqətlə nəzarət edilməlidir.

Ümumi Proses Çətinlikləri

Silikon karbid keramika vafli qayıqlarının performans üstünlüklərinə baxmayaraq, onlar hələ də faktiki yarımkeçirici istehsal mühitlərində çoxsaylı mühəndislik problemləri ilə üzləşirlər.

Hissəciklərin çirklənməsi ən vacib məsələlərdən biri olaraq qalır. Cihazların ölçüləri kiçildikcə, hissəciklərin yaratdığı məhsuldarlıq itkiləri getdikcə daha da artır. Hətta mikro çatlar, örtük qatının delaminasiyası və ya səthin deqradasiyası nəticəsində yaranan submikron ölçülü zibillər belə qabaqcıl lövhələrdə ölümcül qüsurlara səbəb ola bilər.

Termik gərginlikli çatlama uzun müddətdir davam edən digər bir problemdir. Silikon karbid əla istilik stabilliyinə malik olsa da, nisbətən kövrək keramika materialı olaraq qalır. Sürətli qızma və ya lokal temperatur qeyri-bərabərliyi struktur künclərində, lövhə yivlərində və ya şüa kəsişmələrində çatlara səbəb ola bilər.

Uzunmüddətli istilik dövrü, xüsusən də şaquli soba sistemlərində istifadə olunan böyük ölçülü lövhə qayıqlarında tədricən deformasiyaya və ya sürünməyə səbəb ola bilər. Hətta kiçik həndəsi dəyişikliklər belə lövhə aralığını və qaz axınının vahidliyini dəyişdirə bilər və bununla da oksid qalınlığının idarə olunmasına və aşqarların paylanmasının ardıcıllığına təsir göstərə bilər.

CVD örtüyünün delaminasiyası örtüklü SiC sistemlərində digər vacib etibarlılıq məsələsidir. Qrafit substratı və SiC örtüyü fərqli istilik genişlənmə davranışları nümayiş etdirdiyindən, təkrarlanan yüksək temperatur dövrü nəticədə sərhəddə gərginliyin yığılmasına səbəb olur.

Nəticə

Yarımkeçirici diffuziya və oksidləşmə soba sistemlərində silikon karbid keramika lövhə qayıqları istilik stabilliyinin qorunmasında, çirklənmənin idarə olunmasında və son dərəcə sərt iş şəraitində proses vahidliyinin təmin edilməsində mühüm rol oynayır. Onların yüksək istilik keçiriciliyi, əla mexaniki möhkəmliyi, yüksək temperatura davamlılığı və kimyəvi stabilliyi onları qabaqcıl yarımkeçirici istehsalında getdikcə daha vacib hala gətirir.

Yarımkeçirici proses texnologiyaları inkişaf etməyə davam etdikcə, getdikcə daha mürəkkəbləşdikcə və qüsurlara nəzarət tələbləri getdikcə sərtləşdikcə, qabaqcıl keramika lövhə daşıyıcı sistemlərinin əhəmiyyəti yalnız artmaqda davam edəcək. Müasir fabriklərdə hissəciklərə nəzarət, istilik vahidliyi və etibarlılıqla bağlı bir çox çətinlik nəticədə istilik dövriyyəsi davranışı, material sabitliyi və lövhə daşıyıcı sisteminin dizaynı arasındakı qarşılıqlı təsirə gedib çıxa bilər.

Nəticə etibarilə, silikon karbid keramika lövhəli qayıqlar köməkçi soba avadanlığından yeni nəsil yarımkeçirici istehsalı üçün vacib komponentlərə sürətlə inkişaf edir.