הויך-ריינקייט גראַפיט כיטער סאַלושאַנז פֿאַר האַלב-קאָנדוקטאָר עפּיטאַקסי

אין הויך-טעמפּעראַטור האַלב-קאָנדוקטאָר פּראָצעסן ווי MOCVD (מעטאַל-אָרגאַניק כעמישע דאַמף דעפּאָזיציע) און SiC עפּיטאַקסיאַל וווּקס, באַשטימט טערמיש פעלד קאָנטראָל גלייך די גרעב פון פילם דעפּאָזיציע, דאָפּינג קאָנצענטראַציע, און די לעצטיקע וואַפער פּראָדוקציע. ווי אַ קערן טערמיש פעלד קאָמפּאָנענט, דיהויך-ריינקייט גראַפיט כיטערמוז אפערירן סטאַביל און קאַנטיניואַסלי אונטער עקסטרעמע טעמפּעראַטורן וואָס איבערשטייגן 1600°C אין העכסט קעראָוסיוו פּראָצעס גאַז ינווייראַנמאַנץ. קאַמביינינג אָטענטיש קונה אַפּלאַקיישאַן פאַל שטודיעס מיט קריטיש פּראָדוקט וויסן, דעם אַרטיקל גיט אַ טיף אַנאַליסיס פון די טעכניש אַדוואַנידזשיז, סטרוקטוראַל פּלאַן, און פּיוואַטאַל ראָלע פון ​​​​הויך-ריינקייַט גראַפיט כיטערס אין האַלב-קאָנדוקטאָר וועיפער מאַנופאַקטורינג.

פארוואס קלייבן הויך-ריינקייט גראַפיט כיטער פֿאַר MOCVD סיסטעמען?

אין קריטישע פּראָצעסן ווי MOCVD און GaN/SiC עפּיטאַקסי, קענען אפילו קליינע טעמפּעראַטור פלוקטואַציעס (>2°C) פירן צו כוואַליע-לענג פארשייבונגען אדער קריסטאַל דעפעקטן אין דער עפּיטאַקסיאַל שיכט. ניצנדיק הויכע טערמישע קאַנדאַקטיוויטי (100–150 W/m·K) און אַן עקסטרעם נידעריקן קאָעפיציענט פון טערמישער יקספּאַנשאַן (CTE), פירן הויך-ריינקייט גראַפיט מאַטעריאַלן גלאַט און שנעל היץ גלייך איבער דער גאַנצער סאַסעפּטאָר און וועיפער ייבערפלאַך.

טעמפּעראַטור פעלד יוניפאָרמאַטי און מולטי-זאָנע קאָנטראָל

כדי צו קעגנשטעלן טערמישע ראַדיאַציע פארלוסטן ביי די ברעגן פון דער עפּיטאַקסי קאַמער, הויך-ריינקייט גראַפיט כיטערס טיפּיש אַרייַננעמען אַ מולטי-זאָנע אומאָפּהענגיק טעמפּעראַטור קאָנטראָל פּלאַן. דורך פּינטלעך קעגנשטעל זאָונינג אַדזשאַסטמאַנץ, אינזשענירן קאַסטאַמייז קרייַז קרייַז-סעקשאַנאַל שטחים און עלעקטרישע קעגנשטעל לויט די טערמישע פארלוסט קעראַקטעריסטיקס פון די קאַמער לויפן פעלד. דאָס האַלט טעמפּעראַטור פעלד וואַריאַנס אַריבער די וועיפער וווּקס געגנט שטרענג ין ±1°C, גאַראַנטירן עלעקטרישע קאָנסיסטענסי אַריבער אַלע וועיפערז אויף די דיסק.

אַש אינהאַלט קאָנטראָל און אַלטראַ-ריין סביבה פארזיכערונג

האַלב-קאָנדוקטאָר עפּיטאַקסי פּראָצעסן זענען אויסערגעוויינלעך סענסיטיוו צו מעטאַלישע אומריינקייטן. נאָרמאַל אינדוסטריעל גראַפיט כּולל שפּור מעטאַלישע עלעמענטן ווי אייַזן (Fe), ניקאַל (Ni), און קופּער (Cu), וואָס לייכט פאַרפלייצן און דיפיוז אין די עפּיטאַקסיאַל שיכט ביי הויך טעמפּעראַטורן, קאָמפּראָמיטירנדיק די דעווייס ברייקדאַון וואָולטידזש און טרעגער מאָביליטי. הויך-ריינקייט גראַפיט כיטערז דורכגיין הויך-טעמפּעראַטור כלאָרינאַציע רייניקונג פּראָצעסן, רעדוצירן גאַנץ אַש אינהאַלט צו אונטער 5 ppm (און אונטער 2 ppm פֿאַר הויך-סוף האַלב-קאָנדוקטאָר גראַד), פּרעווענטינג קראָס-קאַנטאַמאַניישאַן פון עפּיטאַקסיאַל וועיפערז פון טערמישע פעלד אומריינקייטן ביי דער מקור.

אַוואַנסירטע גראַפיט הייצונג עלעמענטן אין האַלב-קאָנדוקטאָר וואַפער פּראַסעסינג

האַלב-קאָנדוקטאָר הייצונג עלעמענטן גייען דורך אָפטע שנעלע הייצונג און קילונג ציקלען פון צימער טעמפּעראַטור ביז טויזנטער גראַד צעלזיוס. ניט ווי מעטאַל הייצונג דראָטן (אַזאַ ווי טאַנגסטאַן אָדער מאָליבדענום), וואָס טענד צו ריקריסטאַליזירן, ווערן שוואַך, אָדער בייגן ביי העכערע טעמפּעראַטורן, ווייַזט גראַפיט אַ יינציקע פיזישע אייגנשאַפט: שטאַרקייט וואַקסט מיט טעמפּעראַטור.

מעכאנישע שטאַרקייט ביי הויכע טעמפּעראַטורן און סטרוקטורעלע מידקייט קעגנשטעל

די צוג און בייג שטאַרקייט פון גראַפיט מאַטעריאַלן וואַקסט ווען טעמפּעראַטור שטייגט, און דערגרייכט אַ שפּיץ צווישן 2000°C און 2500°C. די אייגנשאַפט גאַראַנטירט אַז גראַפיט כיטערס ליידן נישט פון קיין מעכאַנישע בייגן אָדער סטרוקטורעלע בראָכן אונטער אינטענסיווע טערמישע ראַדיאַציע און הויך-טעמפּעראַטור אָפּעראַציע. דערפֿאַר, ווערט עלעקטרישע קעגנשטעל פעסטקייט באַוואָרנט איבער לאַנגע אָפּעראַציאָנעלע ציקלען, וואָס דראַמאַטיש רעדוצירט אַנפּלאַנד וישאַלט דאַונטיים.

פּרעציזיע 3D מאַשינינג און קאָמפּלעקסע קרייַז לייאַוץ

מאָדערנע האַלב-קאָנדוקטאָר רעאַקטאָרן פאָדערן גאָר קאָמפּאַקטע ספּיישאַל אויסלייגן. הויך-ריינקייט גראַפיט פאַרמאָגט אויסגעצייכנטע מאַשינאַביליטי און קען ווערן פּראַסעסט דורך הויך-פּינקטלעכקייט 5-אַקס CNC מאַשינינג אין קאָמפּליצירטע קרייַז פּאַטערנז - אַזאַ ווי דריי-פאַסע פאָדעם סטרוקטורן, סערפּענטינע פאָולדיד פּאַטס, און צוויי-העליקס סטאַגערד קרייַזן. די הויך-פּינקטלעכקייט דזשיאַמעטרישע קאָנפיגוראַציעס מאַקסאַמייז די הייצונג ייבערפלאַך שטח אין לימיטעד פּלאַץ, דערגרייכן הויך מאַכט געדיכטקייַט רעזולטאַט מיט נידעריק ינדאַקטאַנס יפעקץ.

שליסל פאָרשטעלונג אַדוואַנידזשיז פון SiC קאָוטאַד גראַפיט כיטערז

כּדי צו אַנטקעגנשטעלן זיך שטרענגערע פּראָצעס־סביבות — ווי הויך־טעמפּעראַטור וואַסערשטאָף־רעדוצירנדיקע אַטמאָספֿערעס אָדער קלאָר/פֿלאָר־האַלטיקע עטשינג־גאַזן — איז דאָס אָפּלייגן אַ געדיכטע סיליקאָן קאַרביד־שיכט (CVD SiC קאָוטינג) אויף דער ייבערפֿלאַך פֿון דעם הויך־ריינקייט־גראַפֿיט־סאַבסטראַט געוואָרן די אינדוסטריע־סטאַנדאַרט־לייזונג.

וואַסערשטאָף עטשינג קעגנשטעל און נול פּאַרטיקל שעדדינג

בעת SiC און סיליקאָן עפּיטאַקסי, הויכע קאָנצענטראַציעס פון H₂גאז עצט שטארק אומבאדעקטע גראַפיט ביי הויכע טעמפּעראַטורן (וואַסערשטאָף עטשינג שאַפט מעטאַן גאַז), מאַכנדיג די גראַפיט ייבערפלאַך לויז, נוטה צו שאָלעכץ זיך, און דזשענערירן פּאַרטיקל קאַנטאַמאַניישאַן. א געדיכטע CVD SiC קאָוטינג 100% פארזיגלט מיקראָ-פּאָרעס אויף דער גראַפיט ייבערפלאַך, גאָר אפגעזונדערט גאַז עראָוזיע און שאַפֿנדיק אַן אולטראַ-ריינע פּראָצעס סביבה מיט נול פּאַרטיקל אָפּפאַל.

האַרטקייט אין אַגרעסיוו מעדיע און רעדוקציע פון ​​גאַנץ קאָסטן פון אָונערשיפּ (TCO)

אין רעאַקציע סביבות וואָס אַרייַנציען העכסט אַקטיווע גאַזן ווי HCl און NH₃, CVD SiC קאָוטינגז ווייַזן העכערע כעמישע אינערטקייט. עס ניט בלויז פּראַטעקץ די גראַפיט סאַבסטראַט פון קעראָוזשאַן, אָבער אויך פאַרלענגערט די פאַרבייַט ציקל פון כיטינג עלעמענטן (געוויינטלעך פאַרגרעסערן דינסט לעבן מיט איבער 200%). דאָס באַדייטנד לאָוערז די האַלב-קאָנדוקטאָר פאַבריק ס גאַנץ קאָסט פון אָונערשיפּ (TCO) און אַמאָרטייזד קאָסט פּער ווייפער.

פאַל שטודיע: סאָלווינג טערמישע יוניפאָרמאַטי און פּאַרטיקל קאַנטאַמאַניישאַן אין SiC עפּיטאַקסי

קונה ווייטיק פונקטן:א בארימטער דריטער דור האַלב-קאָנדוקטאָר עפּיטאַקסי פאַבריקאַנט אין דייטשלאַנד האָט זיך אָנגעשטויסן מיט צוויי קריטישע פלאַשן בעת ​​6-אינטש SiC עפּיטאַקסיאַל וווּקס (פּראָצעס טעמפּעראַטור 1650°C, H₂+ TCS אטמאספערע): ערשטנס, די גרעב פון דער עפּיטאַקסיאַל שיכט ביי די וועיפער עדזשאַז האט דערגרייכט ביז ±3.8%, וואָס האט געפֿירט צו דורכפאַלן פון די עדזשאַז פון די וועדזשטאַבאַל דעוויסעס. צווייטנס, דער אָריגינעלער OEM גראַפיט כיטער האט אויסגעוויזן שטרענגע ייבערפלאַך הידראָגען עטשינג און שפּאָלטן נאָך בלויז 120 שעה פון נוצן, וואָס האט געפֿירט צו אַ שטאַרקע העכערונג פון פּאַרטיקל דראָפּ-אָפס אין דער רעאַקציע קאַמער - איבערגעשטיגן די קוואַליטעט דעפעקט געדיכטקייט טרעשאָולדז מיט 3× אין דורכשניטלעך.

וועטעראַן ענערגיע דיאַגנאָז און מנהג לייזונג

נאך דער באטייליקונג, האט די VET ענערגיע אינזשעניריע מאַנשאַפֿט דורכגעפֿירט עלעקטראָ-טערמישע און פֿליסיקייט-פֿלוס פֿאַרבונדענע סימולאַציעס אויף דעם אָריגינעלן OEM כיטער. די דיאַגנאָז האט אַנטפּלעקט נישט גענוגיקע היץ-קראַפֿט קאָמפּענסאַציע ביי די ברעגן און מיקראָ-פּאָרן/טערמישע דרוק ריסן אין דער ייבערפֿלאַך SiC קאָוטינג (די קאָוטינג גרעב איז געווען בלויז 60μm מיט שוואַכער אַדכיזשאַן). אין ענטפֿער, האט VET ענערגיע צוגעשטעלט אַ געצילטע אינזשעניריע לייזונג:

• טערמיש פעלד סטרוקטורעל אָפּטימיזאַציע:אימפּלעמענטירט אַ 3-זאָנע אומאָפּהענגיק קעגנשטעל קאָנטראָל פּלאַן, פֿאַרקלענערנדיק די געאָמעטרישע הייצונג קראָס-סעקשאַן מיט 8% לעבן-ראַנד דיסיפּיישאַן זאָנעס צו פֿאַרגרעסערן די לאָקאַלע מאַכט געדיכטקייט.
• הויך-ריינקייט סאַבסטראַט אַפּגרעיד:אויסגעקליבענע הויך-געדיכטקייט איזאָטראָפּישע איזאָסטאַטישע גראַפיט מיט אַש אינהאַלט <2 ppm, פּינקטלעך צופּאַסנדיק דעם קאָעפיציענט פון טערמישער יקספּאַנשאַן (CTE) מיט דער SiC קאָוטינג (CTE צופּאַסונג >98%).
• CVD SiC פּראָצעס אַפּגרעיד:גענוצט אַ פֿאַרבעסערטן CVD דעפּאָזיציע פּראָצעס, וואָס האָט פֿאַרגרעסערט די גרעב פֿון דער אויבערפֿלאַך SiC קאָוטינג צו 150 ± 10 מיקראָמעטער מיט אַ געדיכטער, פּאָרע-פֿרײַער קערל סטרוקטור וואָס איז פֿעיִק צו אַנטקעגנשטעלן זיך 1700°CH₂שווענקען.

אימפלעמענטאציע רעזולטאטן און קונה ווערט איבערגעגעבן

נאך 30 נאכאנאנדע טעג פון פראדוקציע ליניע וועריפיקאציע, האט דער קונה געמאלדן אויסגעצייכנטע פארבעסערונגען אין פאָרשטעלונג: פול-וועיפער עפּיטאַקסיאַל גרעב יוניפאָרמאַטי (אַרייַנגערעכנט 3 מם ברעג אויסשליסונג) האט זיך דראַמאַטיש פֿאַרבעסערט פֿון±3.8% ביז ±0.8%; דער כיטער האט געארבעט קאנטינעווערליך פאראיבער 400 שעהאָן קיין קראַקינג אין די קאָוטינג אָדער שפּאָלטן אויף דער ייבערפלאַך; חסרונות אין איין-לויפן קאַמער פּאַרטיקל (>0.5μm) זענען געוועןרעדוצירט מיט 85%דאָס האָט דירעקט געגעבן אַ 12% פאַרגרעסערונג אין פּריים טשיפּ ייעלד פּער וועיפער און רידוסט יערלעך ויסריכט וישאַלט קאָס מיט בעערעך€85,000.

אָפט געשטעלטע פֿראַגעס