Co je to keramický člun z karbidu křemíku (SiC)?

V polovodičových vysokoteplotních procesech se manipulace, podpora a tepelné zpracování destiček spoléhají na speciální podpůrnou součást - člun na destičky. Jak rostou procesní teploty a zvyšují se požadavky na čistotu a kontrolu částic, tradiční křemenné waferové čluny postupně odhalují problémy, jako je krátká životnost, vysoká míra deformace a špatná odolnost proti korozi.Keramické destičky z karbidu křemíku (SiC).se objevily v této souvislosti a staly se klíčovým nosičem špičkových zařízení pro tepelné zpracování.

Karbid křemíku (SiC) je technický keramický materiál, který kombinuje vysokou tvrdost, vysokou tepelnou vodivost a vynikající chemickou stabilitu. SiC keramika, vytvořená vysokoteplotním slinováním, vykazuje nejen vynikající odolnost proti tepelným šokům, ale také si udržuje stabilní strukturu a velikost v oxidačních a korozních prostředích. Výsledkem je, že když je vyroben ve formě plátkového člunu, může spolehlivě podporovat vysokoteplotní procesy, jako je difúze, žíhání a oxidace, takže je zvláště vhodný pro tepelné procesy pracující při teplotách nad 1100 °C.

Konstrukce waferových člunů je obvykle navržena s vícevrstvou, paralelní mřížkovou konfigurací, schopnou pojmout desítky nebo dokonce stovky waferů současně. Díky výhodám SiC keramiky při řízení koeficientů tepelné roztažnosti je méně náchylná k tepelné deformaci nebo mikropraskání během vysokoteplotních náběhových a doběhových procesů. Kromě toho lze přísně kontrolovat obsah kovových nečistot, což významně snižuje rizika kontaminace při vysokých teplotách. Díky tomu jsou velmi vhodné pro procesy, které jsou extrémně citlivé na čistotu, jako je výroba energetických zařízení, SiC MOSFETů, MEMS a dalších produktů.

Ve srovnání s tradičními čluny s křemennými destičkami mají čluny s keramickými destičkami z karbidu křemíku obvykle životnost 3-5krát delší za podmínek vysoké teploty a častého tepelného cyklování. Jejich vyšší tuhost a odolnost proti deformaci umožňují stabilnější vyrovnání plátků, což pomáhá zlepšit výtěžnost. Ještě důležitější je, že materiály SiC si zachovávají minimální rozměrové změny během častých cyklů zahřívání a chlazení, což snižuje odlupování okraje plátku nebo odlupování částic způsobené deformací plátkového člunu.

Co se týče výroby, čluny z karbidu křemíku jsou typicky vyráběny reakčním slinováním (RBSiC), hustým slinováním (SSiC) nebo tlakovým slinováním. Některé špičkové produkty také využívají přesné CNC obrábění a leštění povrchu, aby byly splněny požadavky na přesnost na úrovni plátků. Technické rozdíly v řízení receptury, nakládání s nečistotami a slinovacích procesech mezi různými výrobci přímo ovlivňují konečný výkon člunů na oplatky.

V průmyslových aplikacích se keramické destičky z karbidu křemíku postupně stávají preferovanou volbou pro špičkové výrobce zařízení v procesech tepelného zpracování, od tradičních křemíkových zařízení po polovodičové materiály třetí generace. Jsou vhodné nejen pro různá zařízení pro tepelné zpracování, jako jsou vertikální trubkové pece a horizontální oxidační pece, ale jejich stabilní výkon ve vysokoteplotním a vysoce korozivním prostředí také poskytuje silnější záruky pro konzistenci procesu a kapacitu zařízení.

Postupná popularizace keramických plátků z karbidu křemíku znamená zrychlení pokročilých keramických materiálů, které pronikají do nosných součástí jádra polovodičových zařízení. Ve srovnání s tradičními křemennými materiály poskytují jejich výhody ve vysokoteplotní stabilitě, strukturální tuhosti a odolnosti proti tepelné únavě spolehlivý materiálový základ pro pokračující vývoj vyšších teplot a přísnější procesní okna. V současné době jsou 6palcové a 8palcové keramické destičky z karbidu křemíku široce používány v procesech hromadné výroby tepelného zpracování energetických zařízení v polovodičovém průmyslu. Specifikace 12 palců se postupně zavádí do špičkových procesů a pokročilých výrobních linek a stává se důležitým směrem pro další fázi spolupráce zařízení a materiálů. Zároveň 2-4palcové waferové čluny nadále hrají roli ve výzkumných platformách a specifických procesních scénářích, jako je zpracování substrátu LED a ověřování procesu. Čluny s keramickými destičkami z karbidu křemíku budou demonstrovat větší výhody ve stabilitě, kontrole velikosti a kapacitě destiček, což pohání nepřetržitý vývoj související technologie keramických materiálů.