Her ku pêvajoyên çêkirina nîvconductoran ber bi mezinahiyên waferên mezintir, budçeyên germî yên hişktir, û toleransên kêmasiyên kêmtir ve pêşve diçin, materyalên ku di nav alavên pêvajoya germahiya bilind de têne bikar anîn her ku diçe girîngtir dibin. Di nav van materyalên sereke yên xerckirinê û pêkhateyên avahîsaziyê de, qeyikên waferê yên seramîk ên silicon carbide (SiC) wekî yek ji teknolojiyên herî girîng ên di pergalên firneyên belavbûn û oksîdasyonê yên nûjen de derketine holê.
Di jîngehên hilberîna nîvconductor ên pêşketî de, ew rasterast bandorê li yekrengiya germî, çêbûna perçeyan, belavbûna stresa wafer, aramiya pêvajoyê, û di dawiyê de, hilberîna cîhazê dikin.
Bi taybetî di çêkirina waferên 300 mm, çêkirina nîvconductorên hêzê, û hilberîna nîvconductorên nifşê sêyemîn de, qeyikên waferên seramîk ên ji silicon carbide ji ber taybetmendiyên wan ên germî û mekanîkî yên bilind bi lez cîhê sîstemên hilgir ên kevneşopî yên li ser bingeha kuartzê digirin.
Qeyika waflê ya seramîk a ji silicon carbide çi ye?
Qeyika waflên seramîk ên ji silicon carbide avahiyek hilgirê waflên germahiya bilind e ku ji seramîkên pêşkeftî yên li ser bingeha silicon carbide hatiye çêkirin. Armanca wê ya sereke ew e ku di dema operasyonên dermankirina germê de bi ewlehî piştgirî û veguhestina gelek waflên nîvconductor bi rêya pergalên firna vertîkal an horizontal bike.
Qeyikek waferê ya tîpîk gelek qulên waferê yên bi endezyariya rast hatine çêkirin dihewîne ku ji bo parastina mesafeya waferê ya pir kontrolkirî di dema pêvajoyê de hatine çêkirin. Li gorî serîlêdanê, avahî dikare tîrên piştgirî, baskên konsolê, geometrîyên çêtirînkirî ji bo herikîna hewayê, û beşên xurtkirina sivik ên ku ji bo kêmkirina girseya germî hatine çêkirin jî dihewîne.
Di sîstemên firneyên nîvconductor de, qeyikên wafer bi bandor wekî navrûyek di navbera waferan û jîngeha pêvajoya germî de kar dikin. Her ku pîvanên cîhazê ber bi girêkên teknolojiya pêşkeftî ve diçin, tewra bêîstîqrariyên mîkroskopîk ên di nav avahiya piştgiriya waferê de jî dikarin bandorê li dubarekirina pêvajoyê û performansa kêmasiyan bikin.
Ev yek ji wan sedeman e ku çima hilberînerên firneyên pêşketî li şûna pergalên quartz ên helandî yên kevneşopî, her ku diçe pêkhateyên seramîk ên silicon carbide yên paqijiya bilind bikar tînin.
Rolsdi Sîstemên Firinê yên Belavkirin û Oksîdasyonê de
Belavbûn û oksîdasyon di nav pêvajoyên germî yên herî bingehîn ên di çêkirina nîvconductoran de dimînin. Ev pêvajo bi berfirehî ji bo çalakkirina dopant, mezinbûna oksîda germî, germkirin, belavbûna ajotinê, û avakirina dielektrîkê têne bikar anîn.
Germahiya xebitandinê ya tîpîk li gorî kîmyaya pêvajoyê û hewcedariyên cîhazê ji nêzîkî 900°C heta 1200°C diguhere. Di hin serîlêdanên cîhazên nîvconductor ên hêzê yên pêşkeftî an SiC de, çerxên germî dikarin ji 1300°C derbas bibin.
Di bin van mercan de, divê qeyika waferê di çerxên germî yên dirêj de aramiya boyûtan biparêze di heman demê de qirêjbûnê kêm bike û mesafeya di navbera waferan de yekreng biparêze.
Qeyikên waflên kuartzê yên kevneşopî ji ber paqijiya wan a bilind û lêçûna wan a nisbeten kêm demek dirêj e di firneyên belavbûnê de têne bikar anîn. Lêbelê, materyalên kuartzê rêjeyek germî ya nisbeten kêm nîşan didin - bi gelemperî li dora 1.4 W/m·K di germahiya odeyê de.
Bi berawirdkirinê, seramîkên karbîda silîkonê bi gelemperî nirxên konduktîvîteya germî nîşan didin ku li gorî pileya û mîkroavahiyê di navbera 120 ~ 200 W/m·K de ne.
Ev cûdahiya dramatîk yekrengiya germahiyê di tevahiya barkirina firnê de bi girîngî baştir dike.
Gehîneriya germî ya bilind dihêle: +
● Germkirina waferê ya yekrengtir
● Kêmkirina guherînên germî
● Lihevhatina wafer-bi-waferê çêtir bûye
● Berhevkirina stresa germî ya kêmtir
● Di dema oksîdasyon an belavbûnê de bandorên qiraxê kêm kirin
Di çêkirina nîvconductorên pêşketî de, ku pencereyên pêvajoyê teng dibin, ev pêşketin rasterast bandorê li yekrengiya fîlmê û yekrengiya performansa elektrîkê dikin.
Qeyikên wafer ên SiC di heman demê de li gorî avahiyên quartz hişkbûna mekanîkî ya pir bilindtir peyda dikin. Ev di sîstemên firneyên vertîkal de ku komên mezin ên waferên 300 mm hildiberînin, girîngtir dibe, ku dirêjahiya qeyikê û barkirina mekanîkî dikare girîng bibe.
Kêmkirina deformasyonê di tevahiya çerxa germî de dibe alîkar ku mesafeya rastîn a di navbera waferan de û tevgera herikîna gazê ya stabîl were parastin.
Taybetmendiyên Fizîkî yên Sereke yên Qeyikên Wafer ên Seramîk ên Silicon Carbide
Popularîteya zêde ya qeyikên wafl ên ji silicon carbide bi giranî ji ber têkeliya bêhempa ya taybetmendiyên germî, mekanîkî û kîmyewî yên seramîkên silicon carbide ye.
Taybetmendiyên Fizîkî yên Sereke
| Mal | Performansa SiC ya Tîpîk |
| Germahiya herî zêde ya xebitandinê | >1400°C di jîngehên oksîdker de |
| Gehînerîya germî | ~120–200 W/m·K |
| Tîrbûn | ~3.0–3.2 g/cm³ |
| Hişkbûna Mohs | ~9.2 |
| Modula elastîk | ~410 GPa |
| Berxwedana şoka germî | Pirrbidilî |
| Berxwedana kîmyewî | Berxwedana bilind li hember asîd, alkalî û gazên pêvajoyê |
| Hişkbûna mekanîkî | Pir bilind |
| Meyla çêbûna perçeyan | Nizm bi qedandina rûyê çêtirînkirî |
Ev taybetmendî dihêlin ku avahiyên seramîk ên karbîda silîkonê di bin çerxên germî yên dirêj de aramiya pîvanî biparêzin, lê pêkhateyên kuartzê yên kevneşopî dikarin dest bi nermbûn an deformasyonê bikin.
Hişkbûna bilind a karbîda silîkonê di dema barkirin û daxistina waferan de di firinê de lerizîn û bêîstîqrariya mekanîkî kêm dike.
Cureyên Materyalên Sereke ji bo Qeyikên Wafer ên Silicon Carbide
Qeyikên wafl ên ji silicon carbide yên nûjen bi karanîna cûrbecûr teknolojiyên materyalê yên cûda têne çêkirin, her yek ji bo jîngehên pêvajoyê yên taybetî û hewcedariyên lêçûn-bandorê hatîye çêtirkirin.
Karbîda silîkonê ya ji nû ve krîstalîzekirî (RSiC) ji ber paqijiya xwe ya hêja û aramiya xwe ya germî bi berfirehî di sepanên firneyên germahiya bilind de tê bikar anîn. Pêvajoya hilberînê ya RSiC hewcedariya zêdekirina mîqdarên girîng ên amûrên alîkar ên sinterkirinê nake, ku ev yek dibe alîkar ku xetera qirêjbûnê di jîngehên nîvconductor de kêm bike.
Karbîda silîkonê ya bi reaksiyonê hatî sinterkirin (RBSC an RBSiC) hêza mekanîkî ya bilindtir û lêçûnên çêkirinê yên kêmtir pêşkêş dike. Lêbelê, silîkona azad a mayî di avahiyê de dikare berxwedana wê ya li hember korozyonê di hin jîngehên pêvajoyên korozîf de kêm bike.
Ji bo sepanên nîvconductor ên pêşketî, sîstemên grafîtê yên bi pêçandina karbîda silîkonê ya CVD her ku diçe gelemperî dibin. Di van avahiyan de, substrata grafîtê piştgiriyek mekanîkî ya sivik peyda dike, di heman demê de pêçandina karbîda silîkonê ya depoya buhara kîmyewî ya paqijiya bilind (CVD) navrûya pêvajoyê pêk tîne.
Pêçanên karbîda silîkonê yên CVD xwedî rêjeyên çêbûna perçeyan ên pir kêm û paqijiyeke bêhempa ne, ku wan ji bo çêkirina nîvconductorên mentiqî û hêzê yên pêşkeftî pir balkêş dike. Lêbelê, yekparçeyiya pêçanê û katsayiyên nelihevhatî yên berfirehbûna germî divê bi baldarî werin kontrol kirin da ku di dema çerxên germî yên dubare de şikestin an veqetandina parçeyan pêşî lê were girtin.
Pirsgirêkên Pêvajoyê yên Hevpar
Tevî avantajên performansê yên qeyikên waflê yên seramîk ên ji silicon carbide, ew hîn jî di jîngehên rastîn ên hilberîna nîvconductor de bi gelek pirsgirêkên endezyariyê re rû bi rû dimînin.
Gemarbûna perçeyan yek ji pirsgirêkên herî girîng dimîne. Her ku mezinahiya cîhazan kêm dibe, windahiyên berhemê yên ji ber perçeyan çêdibin her ku diçe girantir dibin. Heta bermahiyên bi mezinahiya kêmtir mîkron ên ku ji mîkroşikestinê, veqetandina pêçanê, an xirabûna rûyê çêdibin jî dikarin li ser waferên pêşkeftî bibin sedema kêmasiyên kujer.
Şikestina ji ber stresa germî pirsgirêkek din a demdirêj e. Her çend karbîda silîkonê xwedî aramiya germî ya hêja be jî, ew materyalek seramîk a nisbeten şikestî dimîne. Germkirina bilez an neyekrengiya germahiyê ya herêmî dikare bibe sedema şikestinan li quncikên avahîsaziyê, xendekên waferê, an jî xaçerêyên tîrêjan.
Çerxa germî ya demdirêj dikare bibe sedema deformasyon an jî xitimîna hêdî hêdî, nemaze di qeyikên wafer ên mezin de ku di sîstemên firneyên vertîkal de têne bikar anîn. Heta guhertinên geometrîkî yên piçûk jî dikarin mesafeya wafer û yekrengiya herikîna gazê biguherînin, bi vî rengî bandorê li kontrola qalindahiya oksîdê û domdariya belavbûna dopantê bikin.
Jihevqetandina pêça CVD pirsgirêkek din a girîng a pêbaweriyê ye di sîstemên SiC yên pêçayî de. Ji ber ku substrata grafît û pêça SiC tevgerên berfirehbûna germî yên cûda nîşan didin, çerxên dubare yên germahiya bilind di dawiyê de dibin sedema kombûna stresê li ser rûberê.
Xelasî
Di sîstemên firneyên belavbûn û oksîdasyonê yên nîvconductoran de, qeyikên waflê yên seramîk ên ji silicon carbide di parastina aramiya germî, kontrolkirina qirêjiyê û misogerkirina yekrengiya pêvajoyê de di bin şert û mercên xebitandinê yên pir dijwar de roleke girîng dilîzin. Germahiya wan a bilind, hişkbûna mekanîkî ya hêja, berxwedana germahiya bilind û aramiya kîmyewî wan di hilberîna nîvconductorên pêşkeftî de her ku diçe bêtir girîng dike.
Her ku teknolojiyên pêvajoya nîvconductoran pêşve diçin, her ku diçe tevlihevtir dibin, û pêdiviyên kontrolkirina kêmasiyan her ku diçe hişktir dibin, girîngiya pergalên hilgirê waferê yên seramîk ên pêşkeftî dê tenê berdewam bike zêde bibe. Di kargehên nûjen de, gelek pirsgirêkên têkildarî kontrola perçeyan, yekrengiya germî û pêbaweriyê di dawiyê de dikarin werin şopandin ber têkiliya di navbera tevgera çerxerêya germî, aramiya materyalê û sêwirana pergala hilgirê waferê de.
Di encamê de, qeyikên waflê yên seramîk ên ji silicon carbide bi lez ji alavên firna alîkar dibin pêkhateyên krîtîk ji bo hilberîna nîvconductorên nifşê pêşerojê.
Dema weşandinê: 28ê Gulana 2026an