Материал кремниевого карбида Эпитаксии

Кремниевый карбид с химической формулой SIC представляет собой сложный полупроводниковый материал, образованный сильными ковалентными связями между элементами кремния (Si) и углерода (C). Благодаря отличным физическим и химическим свойствам, он играет все более важную роль во многих промышленных областях, особенно в требовании производственного процесса полупроводников.

ⅠПолем Основные физические свойства карбида кремния (sic)

Понимание физических свойств SIC является основой для понимания его значения применения:

1) Высокая твердость:

Твердость MOHS SIC составляет около 9-9,5, второй только для Diamond. Это означает, что он обладает отличным износом и царапиной.

Значение применения: при обработке с полупроводникой это означает, что части SIC (такие как роботизированные руки, патроны, шлифовальные диски) имеют более длительный срок службы, снижают генерацию частиц, вызванные износом, и, таким образом, улучшают чистоту и стабильность процесса.

2) Отличные тепловые свойства:

● Высокая теплопроводность: 

Теплопроводность SIC намного выше, чем у традиционных кремниевых материалов и многих металлов (до 300–490 Вт/(M порядка) при комнатной температуре, в зависимости от его кристаллической формы и чистоты).

Значение применения: он может быстро и эффективно рассеять тепло. Это имеет решающее значение для рассеяния тепла мощных полупроводниковых устройств, которые могут предотвратить перегрев и отказа, а также повысить надежность и производительность устройства. В процессовом оборудовании, таком как обогреватели или охлаждающие пластины, высокая теплопроводность обеспечивает однородность температуры и быстрая реакция.

● Низкий коэффициент термического расширения: SIC имеет небольшое размерное изменение в широком диапазоне температур.

Значение применения: В процессах полупроводников, которые испытывают резкие изменения температуры (такие как быстрое тепловое отжиг), части SIC могут поддерживать свою форму и размерную точность, уменьшить напряжение и деформацию, вызванные тепловым несоответствием, а также обеспечивать точность обработки и выход устройства.

● Отличная тепловая стабильность: SIC может поддерживать свою структуру и стабильность производительности при высоких температурах и может выдерживать температуры до 1600 ∘C или даже выше в инертной атмосфере.

Значение применения: подходит для высокотемпературных процессовых сред, таких как эпитаксиальный рост, окисление, диффузия и т. Д., И его нелегко разложить или реагировать с другими веществами.

● Хорошее сопротивление теплового шока: способность выдерживать быстрые изменения температуры без растрескивания или повреждения.

Значение применения: компоненты SIC более долговечны на этапах процесса, которые требуют быстрого повышения и падения температуры.

3) Превосходные электрические свойства (особенно для полупроводниковых устройств):

● Широкая полосатая склада: полосатая склада SIC примерно в три раза больше, чем в кремнии (SI) (например, 4H-SIC составляет около 3,26В, а SI составляет около 1,12В).

Значение приложения:

Высокая рабочая температура. Широкая полосатая полоса делает внутреннюю концентрацию носителей устройств SIC по -прежнему очень низкой при высоких температурах, поэтому она может работать при температурах, намного выше, чем кремниевые устройства (до 300 ° C или более).

Электрическое поле с высоким расщеплением: пролавка электрического поля SIC почти в 10 раз больше, чем в кремнии. Это означает, что на том же уровне сопротивления напряжения устройства SIC могут быть более тонкими, а сопротивление области дрейфы меньше, тем самым уменьшая потери проводимости.

Сильная радиационная сопротивление: широкая полосатая версия также делает его лучшим радиационным сопротивлением и подходит для специальных сред, таких как аэрокосмическая промышленность.

● Скорость дрейфа с высокой насыщением: скорость дрейфа насыщения SIC в два раза больше, чем в кремнии.

Значение приложения: это позволяет устройствам SIC работать на более высоких частотах переключения, что полезно для уменьшения объема и веса пассивных компонентов, таких как индукторы и конденсаторы в системе и улучшение плотности мощности системы.

4) Отличная химическая стабильность:

SIC обладает сильной коррозионной устойчивостью и не реагирует с большинством кислот, оснований или расплавленных солей при комнатной температуре. Он реагирует с определенными сильными окислителями или расплавленными основаниями только при высоких температурах.

Значение применения: В процессах, включающих коррозийные химические вещества, такие как полупроводниковое влажное травление и очистка, компоненты SIC (такие как лодки, трубы и сопла) имеют более длительный срок службы и более низкий риск загрязнения. В сухих процессах, таких как травление в плазме, его толерантность к плазме также лучше, чем многие традиционные материалы.

5)Высокая чистота (высокая чистота, достижимая):

Материалы SIC высокой чистоты могут быть приготовлены такими методами, как химическое осаждение паров (ССЗ).

Пользовательская ценность: в производстве полупроводников чистота материала имеет решающее значение, и любые примеси могут повлиять на производительность и урожайность устройства. Компоненты SIC высокой чистоты минимизируют загрязнение кремниевых пластин или среды процессов.

ⅡПолем Применение карбида кремния (sic) в качестве эпитаксиального субстрата

Монокристаллические пластики SIC представляют собой ключевые подложки для производства высокопроизводительных силовых устройств SIC (такие как MOSFET, JFET, SBD) и устройства NITRIDE (GAN) NITRIDE (GAN).

Конкретные сценарии приложения и использование:

1) Эпитаксия sic-on-sic:

Использование: на монокристаллическом субстрате SIC высокой чистоты, эпитаксиальный слой SIC с удельным легированием и толщиной выращивается химической эпитаксией пара (ССЗ) для построения активной области силовых устройств SIC.

Значение применения: превосходная теплопроводность субстрата SIC помогает устройству рассеивать тепло, а широкие характеристики полосовой зоны позволяют устройству выдерживать высокое напряжение, высокую температуру и высокочастотную работу. Это заставляет SIC Power Devices хорошо работать в новых энергетических транспортных средствах (электрический контроль, зарядные свайные платы), фотоэлектрические инверторы, промышленные моторные приводы, интеллектуальные сетки и другие поля, значительно повышая эффективность системы и снижение размера и веса оборудования.

2) Эпитаксия Gan-on-sic:

Использование: субстраты SIC идеально подходят для выращивания высококачественных эпитаксиальных слоев GAN (особенно для высокочастотных, мощных радиочастотных устройств, таких как подми, из-за их хорошей решетки с GAN (по сравнению с сапфиром и кремния) и чрезвычайно высокой тепловой проводимость.

Значение приложения: SIC -субстраты могут эффективно проводить большое количество тепла, генерируемого устройствами GAN во время работы, чтобы обеспечить надежность и производительность устройств. Это заставляет устройства Gan-on-SIC иметь незаменимые преимущества на базовых станциях 5G связи, радиолокационных системах, электронных контрмерах и других областях.

ⅢПолем Применение карбида кремния (sic) в качестве покрытия

Покрытия SIC обычно осаждаются на поверхности субстратов, таких как графит, керамика или металлы методом CVD, чтобы обеспечить превосходные свойства подложки.

Конкретные сценарии приложения и использование:

1) Компоненты оборудования для травления в плазме:

Примеры компонентов: душевые, камерные вкладыши, поверхности ESC, фокусные кольца, окна травления.

Использование: в плазменной среде эти компоненты бомбардируются высокоэнергетическими ионами и коррозионными газами. Покрытия SIC защищают эти критические компоненты от повреждения с высокой твердостью, высокой химической стабильностью и устойчивостью к эрозии плазмы.

Значение применения: продлить срок службы компонентов, уменьшить частицы, генерируемые эрозией компонентов, улучшить стабильность процесса и повторяемость, снизить затраты на техническое обслуживание и время простоя и обеспечить чистоту обработки пластин.

2) Компоненты эпитаксиального оборудования для роста:

Примеры компонентов: восприимчики/носители пластин, элементы обогревателя.

Использование: В высокотемпературных, высокочистых эпитаксиальных средах роста, SIC покрытия (обычно высокая чистота SIC) могут обеспечить превосходную высокотемпературную стабильность и химическую инертность для предотвращения реакции с обрабатывающими газами или высвобождения примесей.

Значение применения: убедитесь, что качество и чистота эпитаксиального слоя, улучшить однородность температуры и точности управления.

3) Другие компоненты процесса оборудования:

Примеры компонентов: графитовые диски оборудования MOCVD, лодки с покрытием SIC (лодки для диффузии/окисления).

Использование: обеспечить устойчивые к коррозии, высокотемпературные, высокочистые поверхности.

Значение приложения: повысить надежность процесса и срок службы компонентов.

ⅣПолем Применение карбида кремния (SIC) в качестве других конкретных компонентов продукта (другие конкретные компоненты продукта)

В дополнение к субстрату и покрытию, сам SIC также напрямую обрабатывается в различные точные компоненты из -за его превосходной комплексной производительности.

Конкретные сценарии приложения и использование:

1) Компоненты обработки пластин и переноса:

Примеры компонентов: Эффекторы робота, вакуумные патроны, ручки, подъемные булавки.

Использование.

Значение применения: повысить надежность и чистоту передачи пластин, уменьшить повреждение пластины и обеспечить стабильную работу автоматизированных производственных линий.

2) Высокотемпературное обработанное оборудование Структурные детали:

Примеры компонентов: пробирки печи для диффузии/окисления, лодки/кантилеверы, трубки для защиты термопары, сопла.

Применение: используйте высокую прочность SIC, устойчивость к термическому шоку, химическую инертность и низкие характеристики загрязнения.

Значение применения: предоставьте стабильную среду процесса при высокой температуре окисления, диффузии, отжига и других процессов, продлить срок службы оборудования и уменьшить техническое обслуживание.

3) Точные керамические компоненты:

Примеры компонентов: подшипники, уплотнения, гиды, плеск.

Применение: используйте высокую твердость, износостойкость SIC, устойчивость к коррозии и размерную стабильность.

Значение применения: отличная производительность в некоторых механических компонентах, которые требуют высокой точной, длительного срока службы и устойчивости к суровым средам, таким как некоторые компоненты, используемые в оборудовании CMP (химический механический полировка).

4) Оптические компоненты:

Примеры компонентов: зеркала для УФ/рентгеновской оптики, оптические окна.

Использование: Высокая жесткость SIC, низкое тепловое расширение, высокая теплопроводность и полирубильность делают его идеальным материалом для производства крупномасштабных зеркал с высокой стабильностью (особенно в космических телескопах или источниках синхротронного излучения).

Значение приложения: обеспечивает отличную оптическую производительность и размерную стабильность в экстремальных условиях.