Ярымүткәргеч җитештерү процесслары зуррак пластина зурлыкларына, катгыйрак җылылык бюджетларына һәм түбәнрәк кимчелекләргә чыдамлыкка таба үзгәрүне дәвам иткәнлектән, югары температуралы технологик җиһазларда кулланыла торган материаллар барган саен мөһимрәк була бара. Бу төп чыгым материаллары һәм структура компонентлары арасында кремний карбиды (SiC) керамик пластиналар заманча диффузия һәм оксидлашу мич системаларында иң мөһим мөмкинлек бирүче технологияләрнең берсе булып чыкты.
Алга киткән ярымүткәргеч җитештерү мохитендә алар турыдан-туры җылылык бердәмлегенә, кисәкчәләр барлыкка килүенә, пластина көчәнеше бүленешенә, процесс тотрыклылыгына һәм, ниһаять, җайланма җитештерүчәнлегенә йогынты ясый.
Аеруча 300 мм пластиналар җитештерүдә, көч ярымүткәргечләр җитештерүдә һәм өченче буын ярымүткәргечләр җитештерүдә, кремний карбидлы керамик пластина көймәләре, югары җылылык һәм механик үзлекләре аркасында, традицион кварц нигезендәге йөртүче системаларны тиз арада алыштыра.
Кремний карбидлы керамик вафли көймәсе нәрсә ул?
Кремний карбидлы керамик пластина көймәсе - алдынгы кремний карбиды нигезендәге керамикадан эшләнгән югары температуралы пластина йөртүче конструкция. Аның төп максаты - җылылык эшкәртү операцияләре вакытында вертикаль яки горизонталь мич системалары аша берничә ярымүткәргеч пластинаны куркынычсыз тоту һәм ташу.
Гадәти пластиналы көймәдә эшкәртү вакытында пластина арасын югары дәрәҗәдә контрольдә тоту өчен эшләнгән берничә төгәл проектланган пластина уемы бар. Кулланылышка карап, конструкция шулай ук терәк балкаларын, консоль кулларын, һава агымын оптимальләштерелгән геометрияләрне һәм җылылык массасын минимальләштерү өчен эшләнгән җиңел арматура кисәкләрен үз эченә алырга мөмкин.
Ярымүткәргеч мич системаларында пластиналы көймәләр пластиналар һәм термик эшкәртү мохите арасындагы интерфейс булып хезмәт итә. Җайланма үлчәмнәре алдынгы технология төеннәренә таба кечерәя барган саен, хәтта пластина терәк структурасындагы микроскопик тотрыксызлыклар да процессның кабатланучанлыгына һәм кимчелекләр эшчәнлегенә тәэсир итә ала.
Шуңа күрә алдынгы мич җитештерүчеләре традицион эретелгән кварц системалары урынына югары чисталыклы кремний карбиды керамик компонентларын күбрәк кулланалар.
РольsДиффузия һәм оксидлашу миче системаларында
Диффузия һәм оксидлашу ярымүткәргечләр җитештерүдә иң төп термик процессларның берсе булып кала. Бу процесслар легирлауны активлаштыру, термик оксид үстерү, җылыту, диффузия һәм диэлектрик формалаштыру өчен киң кулланыла.
Гадәти эш температурасы якынча 900°C дан 1200°C га кадәр, процесс химиясенә һәм җайланма таләпләренә карап. Кайбер алдынгы көч ярымүткәргеч яки SiC җайланмалары кулланылышларында җылылык цикллары 1300°C дан артып китәргә мөмкин.
Бу шартларда, пластиналы көймә озакка сузылган җылылык цикллары вакытында үлчәм тотрыклылыгын сакларга тиеш, шул ук вакытта пычрануны минимальләштерергә һәм пластиналар арасындагы тигез араны сакларга тиеш.
Традицион кварц пластиналы көймәләр югары чисталыгы һәм чагыштырмача арзан булуы аркасында диффузион мичләрдә күптәннән кулланыла. Шулай да, кварц материаллары чагыштырмача түбән җылылык үткәрүчәнлеге күрсәтә - гадәттә бүлмә температурасында якынча 1,4 Вт/м·К.
Чагыштыру өчен, кремний карбиды керамикасы, гадәттә, маркасына һәм микроструктурасына карап, якынча 120 ~ 200 Вт/м·К җылылык үткәрүчәнлеге күрсәткечләренә ия.
Бу кискен аерма мич йөкләнеше дәвамында температураның тигезлеген сизелерлек яхшырта.
Югарырак җылылык үткәрүчәнлеге түбәндәгеләрне тәэмин итә:
● Вафлины бердәй җылыту
● Термик градиентларның кимүе
● Вафли консистенциясен яхшырту
● Термик стресс туплануның түбәнрәк булуы
● Оксидлашу яки диффузия вакытында кырый эффектлары кими
Алга киткән ярымүткәргечләр җитештерүдә, процесс тәрәзәләре тарая барганда, бу яхшыртулар пленка бердәмлегенә һәм электр күрсәткечләренең тотрыклылыгына турыдан-туры йогынты ясый.
SiC пластиналы көймәләр шулай ук кварц конструкцияләре белән чагыштырганда күпкә югарырак механик катылык бирә. Бу 300 мм пластиналарның зур партияләрен эшкәртүче вертикаль мич системаларында барган саен мөһимрәк була бара, чөнки көймә озынлыгы һәм механик йөкләнеш зур әһәмияткә ия була ала.
Деформациянең кимүе пластиналар арасындагы төгәл араны һәм җылылык циклы дәвамында газ агымының тотрыклы булуын сакларга ярдәм итә.
Кремний карбидлы керамик пластиналы көймәләрнең төп физик үзлекләре
Кремний карбидлы пластиналы көймәләрнең популярлашуы, нигездә, кремний карбидлы керамиканың термик, механик һәм химик үзлекләренең уникаль кушылуы белән бәйле.
Төп физик үзенчәлекләр
| Милек | Гадәти SiC күрсәткечләре |
| Максималь эш температурасы | Оксидлашучы мохиттә >1400°C |
| җылылык үткәрүчәнлеге | ~120–200 Вт/м·К |
| Тыгызлык | ~3.0–3.2 г/см³ |
| Мохс катылыгы | ~9.2 |
| Эластик модуль | ~410 ГПа |
| Термик шокка чыдамлык | Бик яхшы |
| Химик каршылык | Кислоталар, селтеләр һәм эшкәртү газларына югары каршылык |
| Механик катылык | Бик югары |
| Кисәкчәләр барлыкка килү тенденциясе | Оптимальләштерелгән өслек эшкәртү белән түбән |
Бу үзенчәлекләр кремний карбиды керамик конструкцияләренә озак вакытлы термик цикл вакытында үлчәм тотрыклылыгын сакларга мөмкинлек бирә, ә традицион кварц компонентлары йомшарырга яки деформацияләнергә мөмкин.
Кремний карбидының югары катылыгы шулай ук мичтә пластиналарны төяү һәм бушату вакытында тибрәнүне һәм механик тотрыксызлыкны киметә.
Кремний карбидлы вафли көймәләре өчен төп материал төрләре
Заманча кремний карбидыннан ясалган пластиналы көймәләр төрле материал технологияләрен кулланып җитештерелә, һәрберсе билгеле бер процесс мохите һәм чыгымнарның нәтиҗәлелеге таләпләре өчен оптимальләштерелгән.
Яңа кристаллаштырылган кремний карбиды (RSiC) югары температуралы мичләрдә киң кулланыла, чөнки ул үзенең югары сыйфатлылыгы һәм термик тотрыклылыгы белән аерылып тора. RSiC җитештерү процессы күп күләмдә агломерация ярдәме өстәүне таләп итми, бу ярымүткәргеч мохиттә пычрану куркынычын киметергә ярдәм итә.
Реакциядә кислородланган кремний карбиды (RBSC яки RBSiC) югарырак механик ныклык һәм түбән җитештерү чыгымнары бирә. Ләкин, структурадагы ирекле кремний калдыклары аның кайбер коррозияле процесс мохитендә коррозиягә чыдамлыгын киметергә мөмкин.
Алга киткән ярымүткәргеч кушымталар өчен CVD кремний карбиды белән капланган графит системалары барган саен киң тарала бара. Бу структураларда графит нигезе җиңел механик ярдәм күрсәтә, ә югары чисталыклы химик пар утырту (CVD) кремний карбиды каплавы процесс интерфейсын тәшкил итә.
CVD кремний карбиды каплаулары бик түбән кисәкчәләр барлыкка килү тизлегенә һәм гадәттән тыш чисталыкка ия, бу аларны алдынгы логика һәм көч ярымүткәргечләре җитештерү өчен бик җәлеп итүчән итә. Шулай да, кабатланган термик цикл вакытында ярылу яки деламинация булдырмас өчен, каплауның бөтенлеге һәм җылылык киңәюенең туры килмәгән коэффициентлары игътибар белән контрольдә тотылырга тиеш.
Процессларның гомуми кыенлыклары
Кремний карбиды керамик пластиналы көймәләрнең эшләү өстенлекләренә карамастан, алар ярымүткәргеч җитештерү мохитендә күпсанлы инженерлык кыенлыклары белән очрашалар.
Кисәкчәләрнең пычрануы иң мөһим мәсьәләләрнең берсе булып кала. Җайланмаларның зурлыгы кечерәйгән саен, кисәкчәләр китергән чыгым югалтулары тагын да көчәя бара. Хәтта микро ярыклар, каплау катламнарының деламинациясе яки өслекнең җимерелүе нәтиҗәсендә барлыкка килгән субмикрон зурлыгындагы чүп-чар да алдынгы пластиналарда үлемечле кимчелекләргә китерергә мөмкин.
Термик стресс аркасында ярылу - тагын бер озак вакытлы проблема. Кремний карбиды бик яхшы термик тотрыклылыкка ия булса да, ул чагыштырмача сынучан керамик материал булып кала. Тиз җылыну яки локаль температураның тигез булмавы конструкция почмакларында, пластина чокырларында яки балка кисешкән урыннарда ярыклар барлыкка китерергә мөмкин.
Озак вакытлы җылылык циклы шулай ук әкренләп деформациягә яки тайпылышка китерергә мөмкин, бигрәк тә вертикаль мич системаларында кулланыла торган зур күләмле пластиналы көймәләрдә. Хәтта кечкенә геометрик үзгәрешләр дә пластина аралыгын һәм газ агымының тигезлеген үзгәртә ала, шуның белән оксид калынлыгын контрольдә тотуга һәм кушылмаларның таралу консистенциясенә тәэсир итә.
Капланган SiC системаларында CVD каплавының деламинациясе ышанычлылыкның тагын бер мөһим мәсьәләсе булып тора. Графит нигезе һәм SiC каплавы төрле җылылык киңәю үзенчәлекләрен күрсәткәнлектән, кабатланган югары температура циклы ахыр чиктә чиктә көчәнеш туплануына китерә.
Йомгак
Ярымүткәргеч диффузия һәм оксидлашу мич системаларында кремний карбиды керамик пластиналар җылылык тотрыклылыгын саклауда, пычрануны контрольдә тотуда һәм бик авыр эш шартларында процессның бердәмлеген тәэмин итүдә мөһим роль уйный. Аларның югары җылылык үткәрүчәнлеге, искиткеч механик катылыгы, югары температурага чыдамлыгы һәм химик тотрыклылыгы аларны алдынгы ярымүткәргеч җитештерүдә тагын да алыштыргысыз итә.
Ярымүткәргечле процесс технологияләре үсештә дәвам иткән саен, катлаулана барган саен һәм кимчелекләрне контрольдә тоту таләпләре катгыйланган саен, алдынгы керамик пластина йөртүче системаларның әһәмияте арта гына барачак. Заманча фабрикаларда кисәкчәләрне контрольдә тоту, җылылык бердәмлеге һәм ышанычлылык белән бәйле күп кенә кыенлыклар, ниһаять, җылылык циклы үз-үзен тотышы, материал тотрыклылыгы һәм пластина йөртүче системасы дизайны арасындагы үзара бәйләнешкә барып тоташа.
Нәтиҗәдә, кремний карбидлы керамик пластиналы көймәләр ярдәмче мич җиһазларыннан киләсе буын ярымүткәргечләр җитештерү өчен мөһим компонентларга тиз үзгәрә.
Бастырылган вакыты: 2026 елның 28 мае