1. Γραφιτικό κρύσταλλο με επίστρωση CVD-SiC
Ο γραφίτης είναι εύκολος στην επεξεργασία και μπορεί να κατασκευαστεί σε ένα ενιαίο κρυστάλλινο σκάφος μέσω πολλαπλών διαδικασιών από ένα μόνο υλικό μπλοκ. Καθώς ο γραφίτης είναι ένα πορώδες υλικό, πρέπει να επικαλυφθεί στην επιφάνειά του ένα στρώμα SiC με πάχος περίπου 100 μm για να αποφευχθεί το συγκεκριμένο πρόβλημα που προκαλείται από την άμεση έκθεση της επιφάνειας του γραφίτη σε διάφορες κατασκευές ημιαγωγών. Ωστόσο, το πάχος τουΕπίστρωση CVD-SiCΔεν είναι εύκολο να ελεγχθεί, ειδικά σε ορισμένες βαθιές τρύπες και γωνίες όπου η επίστρωση μπορεί να είναι λεπτότερη. Λόγω της αναντιστοιχίας του CTE (συντελεστής θερμικής διαστολής) μεταξύ του σώματος γραφίτη και της μεμβράνης SiC (25-1400℃, με μέσο όρο 4,4×10e-6/℃ για το SIC και 7,1×10e-6/℃ για τον γραφίτη), η μεμβράνη SiC συνήθως τείνει να αποκολλάται μετά από αρκετές αυξήσεις και μειώσεις της θερμοκρασίας. Όταν ο γραφίτης εκτίθεται, διαβρωτικά αέρια ή υγρά θα εισέλθουν στο πορώδες σώμα γραφίτη και θα είναι δύσκολο να απομακρυνθούν εντελώς, οδηγώντας έτσι στην παραγωγή σωματιδίων σε διεργασίες υψηλής θερμοκρασίας. Αυτό το σκάφος γραφίτη με επίστρωση SiC είναι το φθηνότερο και έχει τη μικρότερη διάρκεια ζωής, περίπου ένα έτος.
2. Ανακρυσταλλωμένο κρύσταλλο SiC με επίστρωση CVD-SiC
Τα ανακρυσταλλωμένα κρυσταλλικά σκάφη SiC συνήθως σχηματίζονται με πυροσυσσωμάτωση και επεξεργασία αρκετών μονάδων μερών πρώτα, στη συνέχεια με συγκόλληση κάθε μέρους με πάστα Si σε υψηλές θερμοκρασίες για να σχηματιστεί ένα κρυσταλλικό σκάφος και τέλος με εφαρμογή μιας επίστρωσης CVD-SiC (περίπου 100 μm). Επειδή η ανακρυστάλλωση είναι πορώδης, τα σωματίδια μπορούν επίσης να εισαχθούν σε διεργασίες ημιαγωγών χωρίς επίστρωση SiC. Επιπλέον, η πάστα Si στη ζώνη συγκόλλησης δεν μπορεί να αντέξει την ίδια υψηλή θερμοκρασία με το υλικό SiC. Η διαδικασία κατασκευής αυτού του ανακρυσταλλωμένου κρυσταλλικού σκάφους SiC με επίστρωση CVD-SiC είναι η μεγαλύτερη σε διάρκεια και το κόστος είναι πολύ υψηλό. Σε σύγκριση με το κρυσταλλικό σκάφος γραφίτη επικαλυμμένο με SiC, το ανακρυσταλλωμένο κρυσταλλικό σκάφος SiC επικαλυμμένο με CVD-SiC δεν έχει πρόβλημα αναντιστοιχίας CTE, αλλά το πλύσιμο με οξύ και η σύγκρουση μπορούν επίσης να προκαλέσουν την πτώση της επίστρωσης SiC. Η διάρκεια ζωής του είναι ελαφρώς μεγαλύτερη, περίπου 2 έως 3 χρόνια.
3. Μονόπλευρη βάρκα από κρύσταλλο SiC χωρίς επίστρωση CVD
Για τα κρυστάλλινα σκάφη χωρίς επίστρωση CVD, η επιφάνεια πρέπει να είναι πυκνή. Υπάρχουν δύο τύποι πυκνών υλικών SiC: το SiC χωρίς πίεση (SSiC) και το SiC με αντίδραση πυροσυσσωμάτωσης (RBSiC, επίσης γνωστό ως SiC διαπερατό από πυρίτιο, SiSiC). Ωστόσο, κανένας από αυτούς τους δύο τύπους SiC δεν μπορεί να συντηχθεί σε μία μονάδα όπως ο χαλαζίας. Δεν είναι εύκολο να σχηματιστεί SiC από σκόνη και να καεί σε ένα κατά προσέγγιση σχήμα ενός μονοκόμματου κρυστάλλινου σκάφους. Επιπλέον, το SiC είναι πολύ σκληρό και δύσκολο στην επεξεργασία, γεγονός που οδηγεί σε εξαιρετικά υψηλό κόστος επεξεργασίας για μονοκόμματα κρυστάλλινα σκάφη SiC. Αν και το RBSiC είναι ελαφρώς πιο εύκολο να σχηματίσει ένα κατά προσέγγιση σχήμα από το SSiC, εξακολουθεί να είναι πολύ σκληρό. Επιπλέον, το RBSC περιέχει 10 έως 15% ελεύθερο Si, γεγονός που το καθιστά ανίκανο να αντέξει τις ίδιες υψηλές θερμοκρασίες με τα υλικά SSiC. Γενικά, μπορεί να αντέξει θερμοκρασίες κάτω από 1400 °C. Επιπλέον, το ελεύθερο Si χαράσσεται εύκολα από το οξύ HF, οδηγώντας σε σωματίδια.
4. Σκάφος Kallex SiC Modular Crystal
Τα εξαρτήματα της μονάδας υποβάλλονται σε επεξεργασία μέσω διαμόρφωσης, σύντηξης και λείανσης χρησιμοποιώντας υλικό SiC χωρίς πίεση, καθαρότητας 99,675%. Στη συνέχεια, συνδυάζονται με βίδες, παξιμάδια κ.λπ. SSiC και στερεώνονται με πείρους SSiC για να διασφαλιστεί η φέρουσα ικανότητα. Χωρίς επίστρωση SiC, δεν υπάρχει κίνδυνος ζημιάς στην επικάλυψη. Επιπλέον, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για μεγάλο χρονικό διάστημα σε σκληρά περιβάλλοντα, όπως υψηλές θερμοκρασίες (1600℃) και οξύ HF, με διάρκεια ζωής άνω των πέντε ετών.
Ώρα δημοσίευσης: 19 Αυγούστου 2025