Что такое керамическая вафельная лодка из карбида кремния (SiC)?

В полупроводниковых высокотемпературных процессах обработка, поддержка и термическая обработка пластин зависят от специального вспомогательного компонента — вафельного лодочки. По мере повышения температуры процесса и увеличения требований к чистоте и контролю частиц в традиционных лодочках для кварцевых пластин постепенно обнаруживаются такие проблемы, как короткий срок службы, высокие скорости деформации и плохая коррозионная стойкость.Керамические вафельные лодочки из карбида кремния (SiC)возникла в этом контексте и стала ключевым поставщиком высококачественного оборудования для термической обработки.

Карбид кремния (SiC) — это инженерный керамический материал, сочетающий в себе высокую твердость, высокую теплопроводность и отличную химическую стабильность. Керамика SiC, полученная путем высокотемпературного спекания, не только демонстрирует превосходную стойкость к термическому удару, но также сохраняет стабильную структуру и размер в окислительных и агрессивных средах. В результате, когда он изготовлен в форме пластинчатой ​​лодочки, он может надежно поддерживать высокотемпературные процессы, такие как диффузия, отжиг и окисление, что делает его особенно подходящим для термических процессов, происходящих при температурах выше 1100 ° C.

Конструкция вафельных лодочек обычно имеет многослойную конфигурацию с параллельной решеткой, способную одновременно удерживать десятки или даже сотни пластин. Преимущества керамики SiC в контроле коэффициентов теплового расширения делают ее менее склонной к термической деформации или микротрещинам во время процессов повышения и снижения температуры при высоких температурах. Кроме того, можно строго контролировать содержание металлических примесей, что значительно снижает риск загрязнения при высоких температурах. Это делает их очень подходящими для процессов, которые чрезвычайно чувствительны к чистоте, таких как производство силовых устройств, SiC MOSFET, MEMS и других продуктов.

По сравнению с традиционными кварцевыми лодочками для пластин, лодочки для керамических пластин из карбида кремния обычно имеют срок службы в 3-5 раз дольше при высоких температурах и частых термоциклических условиях. Их более высокая жесткость и устойчивость к деформации обеспечивают более стабильное выравнивание пластин, что помогает повысить выход продукции. Что еще более важно, материалы SiC сохраняют минимальные изменения размеров во время частых циклов нагрева и охлаждения, уменьшая сколы по краям пластины или выпадение частиц, вызванное деформацией лодочек.

С точки зрения производства, лодки из карбида кремния обычно производятся посредством реакционного спекания (RBSiC), плотного спекания (SSiC) или спекания под давлением. В некоторых высококачественных продуктах также используется прецизионная обработка на станках с ЧПУ и полировка поверхности, чтобы соответствовать требованиям точности на уровне пластин. Технические различия в контроле рецептуры, управлении примесями и процессах спекания между разными производителями напрямую влияют на конечные характеристики вафельных лодочек.

В промышленном применении керамические пластины из карбида кремния постепенно становятся предпочтительным выбором для производителей высокотехнологичного оборудования в процессах термической обработки, от традиционных кремниевых устройств до полупроводниковых материалов третьего поколения. Они не только подходят для различного оборудования термической обработки, такого как вертикальные трубчатые печи и печи горизонтального окисления, но их стабильная работа в высокотемпературных и агрессивных средах также обеспечивает более надежные гарантии стабильности процесса и производительности оборудования.

Постепенная популяризация керамических пластин из карбида кремния знаменует собой ускорение проникновения современных керамических материалов в основные опорные компоненты полупроводникового оборудования. По сравнению с традиционными кварцевыми материалами их преимущества в высокотемпературной стабильности, структурной жесткости и сопротивлении термической усталости обеспечивают надежную материальную основу для дальнейшего развития более высоких температур и более строгих технологических окон. В настоящее время 6-дюймовые и 8-дюймовые керамические пластины из карбида кремния широко используются в процессах термической обработки массового производства силовых устройств в полупроводниковой промышленности. 12-дюймовая спецификация постепенно внедряется в высокотехнологичные процессы и передовые производственные линии, становясь важным направлением для следующего этапа сотрудничества в области оборудования и материалов. В то же время 2-4-дюймовые пластинчатые лодки продолжают играть роль в исследовательских платформах и конкретных сценариях процессов, таких как обработка подложек светодиодов и проверка процессов. Лодочки для керамических пластин из карбида кремния продемонстрируют большие преимущества в стабильности, контроле размера и емкости пластин, что будет способствовать непрерывному развитию технологий соответствующих керамических материалов.