Silizio karburoaren epitaxia materiala

Silicon Carbide, SIC formula kimikoarekin, silizioaren (si) eta karbono (c) elementuen arteko lotura kobalente sendoak eratutako material erdieroaldu konposatua da. Ezaugarri fisiko eta kimiko bikainekin, gero eta paper garrantzitsuagoa da industria-eremu askotan, batez ere erdieroaleen fabrikazio prozesuan.

Ⅰ. Silizio karburoaren propietate fisikoak (SIC)

SICen propietate fisikoak ulertzea bere aplikazioaren balioa ulertzeko oinarria da:

1) Gogortasun handia:

SICren MOHS gogortasuna 9-9,5 ingurukoa da, bigarren diamantea soilik. Horrek esan nahi du higadura eta urradura erresistentzia bikaina duela.

Eskaera-balioa: esan nahi du erdieroaleen prozesamenduan, SIC-k egindako zatiak (adibidez, beso robotikoak, artezketa diskoak) bizitza luzeagoa dutela, partikulen sorrera murriztea, eta, beraz, prozesuaren garbitasuna eta egonkortasuna hobetzen ditu.

2) propietate termiko bikainak:

● Erorketa termiko altua: 

SICren eroankortasun termikoa silikona material tradizionalen eta metal asko baino askoz ere handiagoa da (gehienez 300-490W / (m⋅k) giro-tenperaturan, bere kristal forma eta garbitasunaren arabera).

Aplikazioaren balioa: beroa azkar eta modu eraginkorrean xahutu dezake. Hori oso garrantzitsua da potentzia handiko erdieroaleen gailuen beroa xahutzeko, gailua berotzea eta hutsegitea saihestea eta gailuaren fidagarritasuna eta errendimendua hobetzea. Prozesu ekipamenduetan, hala nola berogailuak edo hozte plakak, eroankortasun termiko altuak tenperatura uniformetasuna eta erantzun azkarra bermatzen ditu.

● Hedapen termiko baxuko koefizientea: SIC-k dimentsio gutxi du tenperatura-tarte zabalean.

Aplikazioaren balioa: tenperatura aldaketa zorrotzak (esaterako, trikimailu termiko azkarrak esaterako) prozesu erdieroaleetan, SIC piezek beren forma eta dimentsioaren zehaztasuna mantendu dezakete, desoreka termikoek eragindako estresa eta deformazioa murriztu ditzakete eta zehaztasun eta gailuaren errendimendua prozesatzeko.

● Egonkortasun termiko bikaina: SIC-ek bere egitura eta errendimenduaren egonkortasuna tenperatura altuetan mantendu dezake eta tenperaturak jasan ditzake 1600 ∘c arte edo are handiagoa izan daiteke giro inerte batean.

Aplikazioaren balioa: tenperatura handiko prozesuen inguruneetarako egokia, esaterako, hazkunde epitaxiala, oxidazioa, difusioa eta abar, eta ez da erraza beste substantziekin deskonposatzea edo erreakzionatzea.

● Shock erresistentzia termiko ona: tenperatura bizkorreko aldaketak jasateko gai da pitzadurarik edo kalteik gabe.

Aplikazioaren balioa: SIC osagaiak iraunkorragoak dira tenperatura azkar igo eta erortzen diren prozesuen urratsetan.

3) Goi-mailako propietate elektrikoak (batez ere erdieroaleentzako gailuetarako):

● Zabala Bandgap: SIC bandgap hiru aldiz da silizioaren (si) (adibidez, 4h-sic 3,26ev ingurukoa da eta Si 1.12ev ingurukoa da).

Eskaera balioa:

Eragiketa handiko tenperatura: Bandgap zabalak berezko garraiolariak SIC gailuaren kontzentrazioa oso baxua da oraindik tenperatura altuetan, beraz, tenperaturak silikonako gailuak baino askoz ere handiagoa izan daiteke (300∘C edo gehiago arte).

Matxura handiko eremu elektrikoa: SICren eremu elektrikoaren indarra silizioaren ia 10 aldiz da. Horrek esan nahi du tentsioaren erresistentzia maila berean, SIC gailuak meheagoak izan daitezkeela eta Drift eskualdeko erresistentzia txikiagoa dela, eta, horrela, erbesterapen galerak murrizten dira.

Erradiazio erresistentzia sendoa: Bandgap zabalak erradiazio erresistentzia hobea ere badu eta aeroespaziala bezalako ingurune berezietarako egokia da.

● Saturazio altuko elektroi-abiadura: SICen saturazio elektroiaren abiadura silizioaren bi aldiz da.

Aplikazioaren balioa: SIC gailuek aldatzeko maiztasun altuagoetan funtziona dezaten aukera ematen du.

4) Egonkortasun kimiko bikaina:

SICek korrosioarekiko erresistentzia handia du eta ez du erreakzionatzen, giro-tenperaturan azido, oinarri edo urtu gehienekin. Zenbait oxidatzaile indartsuekin edo oinarri urtorekin erreakzionatzen du tenperatura altuetan soilik.

Aplikazioaren balioa: produktu kimiko korrosiboak, esaterako, erdieroaleak, esaterako, erdieroalea grabatzeko eta garbitzeko, SIC osagaiak (hala nola, itsasontziak, hodiak eta toberak) zerbitzu-bizitza luzeagoa eta kutsadura arrisku txikiagoa dute. Plasma grabaketa bezalako prozesu lehorretan, plasmarentzako tolerantzia material tradizional asko baino hobea da.

5)Puritate altua (lor daitekeen garbitasun handia):

Purutasun handiko SIC materialak, hala nola, lurrun kimikoen gordailua (CVD) metodoak presta daitezke.

Erabiltzailearen balioa: erdieroaleen fabrikazioan, material garbitasunean kritikoa da eta edozein ezpurutasunak gailuaren errendimendua eta errendimendua eragin ditzake. Purutasun handiko SIC osagaiek silizioko ogiak edo prozesuen inguruneen kutsadura gutxitzen dute.

Ⅱ. Silizio karburoaren (sic) aplikazioa subjektuen epitaxial gisa

SIC kristalezko ogiak funtsezkoak dira errendimendu handiko SIC potentzia gailuak fabrikatzeko (mosfektuak, jfetak, sbds) eta galio nitride (GAN) RF / Power gailuak fabrikatzeko.

Aplikazio eszenatoki eta erabilera espezifikoak:

1) sic-on-sic epitaxia:

Erabilera: Purutasun handiko SIC kristal bakarreko substratuan, SIC geruza epitaxial bat dopin eta lodiera espezifikoarekin (CVD), SIC gailuen eremu aktiboa eraikitzeko.

Aplikazioaren balioa: SIC substratuaren eroankortasun termiko bikainak gailua beroa xahutzen laguntzen du eta banda-banda zabaleko ezaugarriek gailua tentsio altua, tenperatura altua eta maiztasun handiko funtzionamendua jasateko aukera ematen dute. Horrek SICko potentzia-gailuek ondo egiten dute ibilgailu berrietan (kontrol elektrikoa, kargatzeko pila), inbertsore fotovoltaikoetan, motor industriako unitateetan, sare adimendunetan eta bestelako eremuetan, sistemaren eraginkortasuna nabarmen hobetuz eta ekipoen tamaina eta pisua murriztea.

2) Gan-on-sic epitaxia:

Erabilera: SIC substratuak kalitate handiko ganeko geruza epitaxialak hazteko aproposak dira (batez ere maiztasun handiko eta potentzia handiko RF gailuek, hala nola hemtiak), Ganarekin (zafiroarekin eta silizioarekin alderatuta) eta eroankortasun termiko oso handia dute.

Aplikazioaren balioa: SIC substratsek GANeko gailuak sortutako bero kopuru handia egin dezake gailuaren fidagarritasuna eta errendimendua bermatzeko. Horrek GANC on-sic gailuek 5G komunikazio base geltokietan, radar sistemetan, tramazio elektronikoetan eta bestelako eremuetan abantaila ordezkaezinak dituzte.

Ⅲ. Silizio karburoaren (sic) aplikazioa estaldura gisa

SIC estaldurak normalean substratuen azalera metatzen dira, hala nola, grafitoa, zeramikak edo metalak CVD metodoaren bidez substratuaren propietate bikainak emateko.

Aplikazio eszenatoki eta erabilera espezifikoak:

1) plasma grabatzeko ekipoen osagaiak:

Osagaien adibideak: dutxak, ganbera-lerroak, esc gainazalak, fokuak eraztunak, etiketa.

Erabilerak: plasma ingurune batean, osagai horiek energia handiko ioiak eta gas korrosiboak bonbardatzen dituzte. SIC estaldurak osagai kritiko horiek babesten dituzte kalte handiz, egonkortasun kimiko altuarekin eta plasma higadurarekiko erresistentzia.

Aplikazioaren balioa: osagaien bizitza luzatu, osagaien higadurak sortutako partikulak murriztu, prozesuaren egonkortasuna eta errepikagarritasuna hobetu, mantentze kostuak eta geldialdiak murrizteko eta waffer prozesatzeko garbitasuna ziurtatu.

2) Epitarxial Hazkunde Ekipamenduen osagaiak:

Osagaien adibideak: Susceptors / Wafer eramaileak, berogailu elementuak.

Erabilerak: tenperatura altuko, garbitasun handiko hazkunde-inguruneetan, SIC estaldurak (normalean purutasun handiko SIC) tenperatura egonkortasun handiko egonkortasuna eta inertesi kimiko bikaina eman dezake prozesuaren gasekin edo ezpurutasunak askatzeko.

Aplikazioaren balioa: epitaxial geruzaren kalitatea eta garbitasuna ziurtatzea, tenperatura uniformetasuna eta kontrol zehaztasuna hobetzea.

3) Prozesu ekipamenduen osagaiak:

Osagaiaren adibideak: MOCVD ekipamenduko grafito diskoak, sic estalitako itsasontziak (itsasontziak zabaltzeko / oxidatzeko itsasontziak).

Erabilerak: korrosioarekiko erresistentea, tenperatura handiko erresistentea, garbitasun handiko gainazalak eskaintzea.

Eskaera balioa: prozesuaren fidagarritasuna eta osagaia bizitza hobetu.

Ⅳ. Silizio karburoaren (sic) aplikatzea produktu espezifikoko beste osagai gisa (produktu espezifikoko beste osagai batzuk)

Substratu eta estaldura izateaz gain, SIC bera ere zehaztasun osagai ugaritan prozesatzen da, errendimendu integral bikaina dela eta.

Aplikazio eszenatoki eta erabilera espezifikoak:

1) Wafer manipulatzeko eta transferitzeko osagaiak:

Osagaien adibideak: robotaren amaierako efektuak, hutsezko txakurrak, ertzetako gripeak, altxatzeko pinak.

Erabilera: Osagai hauek zurruntasun altua, higadura handiko erresistentzia behar dute, hedapen termiko baxua eta garbitasun altua, partikulak ez direla sortzen, eta ez da deformaziorik, tenperatura aldaketarik egin behar da abiadura handiko eta zehaztasun handiko ogiak garraiatzean.

Aplikazioaren balioa: wafer transmisioaren fidagarritasuna eta garbitasuna hobetzea, murriztu gabeko kalteak murriztea eta produkzio-lerro automatizatuen funtzionamendu egonkorra ziurtatzea.

2) Tenperatura handiko prozesuaren ekipoak egiturazko piezak:

Osagaien adibideak: difusio / oxidaziorako labe hodiak, itsasontziak / kantadurak, termokopia babesteko hodiak, toberak.

Aplikazioa: erabili SICen tenperatura altuko indarra, shock termikoarekiko erresistentzia, inertutasun kimikoa eta kutsadura txikiko ezaugarriak.

Aplikazioaren balioa: prozesu egonkorra eskaintzea tenperatura altuko oxidazioan, difusioan, barneratzean eta bestelako prozesuetan, ekipoen bizitza luzatu eta mantentze-lanak murriztu.

3) Zehaztasun Zeramikazko Osagaiak:

Osagaien adibideak: Errodamenduak, zigiluak, gidak, platerak.

Aplikazioa: erabili SICen gogortasun handia, higadura erresistentzia, korrosioarekiko erresistentzia eta dimentsioaren egonkortasuna.

Aplikazioaren balioa: errendimendu bikaina, zehaztasun handia, bizitza luzea eta ingurune gogorrekiko erresistentzia behar duten osagai mekaniko batzuetan, hala nola CMP (leuntzeko mekaniko kimiko kimikoa) ekipamenduan erabilitako osagai batzuk.

4) Osagai optikoak:

Osagaien adibideak: UV / X izpien optika, leiho optikoak.

Erabilerak: SICren zurruntasun altua, hedapen termiko baxua, eroankortasun termiko altua eta leungarritasuna material aproposa da eskala handiko, egonkortasun handiko ispiluak fabrikatzeko (batez ere espazio-teleskopioetan edo sinkrotroaren erradiazio iturrietan).

Aplikazioaren balioa: errendimendu optiko bikaina eta dimentsio egonkortasuna eskaintzen ditu muturreko baldintzetan.