Що таке керамічний вафельний човен з карбіду кремнію (SiC)?

У напівпровідникових високотемпературних процесах транспортування, підтримка та термічна обробка пластин покладаються на спеціальний опорний компонент — вафельний човен. У міру того, як температура процесу зростає, а вимоги до чистоти та контролю частинок зростають, традиційні кварцові вафельні човни поступово виявляють такі проблеми, як короткий термін служби, висока швидкість деформації та низька стійкість до корозії.Керамічні вафельні човни з карбіду кремнію (SiC).виникли в цьому контексті та стали ключовим носієм обладнання для термічної обробки високого класу.

Карбід кремнію (SiC) — це технічний керамічний матеріал, який поєднує високу твердість, високу теплопровідність і відмінну хімічну стабільність. SiC-кераміка, сформована шляхом високотемпературного спікання, не тільки демонструє чудову стійкість до термічного удару, але й зберігає стабільну структуру та розмір в окисних і корозійних середовищах. Як наслідок, виготовлений у формі вафельного човника, він може надійно підтримувати високотемпературні процеси, такі як дифузія, відпал і окислення, що робить його особливо придатним для термічних процесів, що працюють при температурах вище 1100 °C.

Конструкція вафельних човників зазвичай розробляється з багатошаровою паралельною конфігурацією сітки, здатною утримувати десятки або навіть сотні пластин одночасно. Переваги кераміки SiC у контролі коефіцієнтів теплового розширення роблять її менш схильною до термічної деформації або мікротріщин під час процесів підвищення та зниження високої температури. Крім того, вміст металевих домішок можна суворо контролювати, що значно знижує ризики забруднення при високих температурах. Це робить їх дуже придатними для процесів, які надзвичайно чутливі до чистоти, таких як виробництво силових пристроїв, SiC MOSFET, MEMS та інших продуктів.

Порівняно з традиційними кварцовими вафельними човнами, керамічні вафельні човни з карбіду кремнію зазвичай мають у 3-5 разів довший термін служби в умовах високої температури та частих температурних циклів. Їх більш висока жорсткість і стійкість до деформації дозволяють більш стабільно вирівнювати пластини, що сприяє підвищенню продуктивності. Що ще важливіше, SiC-матеріали зберігають мінімальні зміни розмірів під час частих циклів нагрівання та охолодження, зменшуючи сколювання краю пластини або осипання частинок, спричинене деформацією пластини.

Що стосується виробництва, пластини з карбіду кремнію зазвичай виготовляються шляхом реакційного спікання (RBSiC), щільного спікання (SSiC) або спікання під тиском. У деяких продуктах високого класу також використовується точна обробка з ЧПК і полірування поверхні, щоб відповідати вимогам до точності на рівні пластин. Технічні відмінності в контролі формули, контролі домішок і процесах спікання між різними виробниками безпосередньо впливають на кінцеву продуктивність вафельних човнів.

У промисловому застосуванні керамічні пластини з карбіду кремнію поступово стають кращим вибором для виробників високоякісного обладнання в процесах термічної обробки, від традиційних кремнієвих пристроїв до напівпровідникових матеріалів третього покоління. Вони не тільки підходять для різного термічного обробного обладнання, такого як вертикальні трубчасті печі та горизонтальні печі окислення, але їх стабільна продуктивність у високотемпературних, висококорозійних середовищах також забезпечує сильніші гарантії послідовності процесу та продуктивності обладнання.

Поступова популяризація керамічних пластин із карбіду кремнію знаменує прискорення проникнення передових керамічних матеріалів у опорні компоненти сердечника напівпровідникового обладнання. Порівняно з традиційними кварцовими матеріалами їх переваги у високотемпературній стабільності, структурній жорсткості та стійкості до термічної втоми забезпечують надійну матеріальну основу для подальшого розвитку більш високих температур і жорсткіших технологічних вікон. В даний час 6-дюймові та 8-дюймові керамічні пластини з карбіду кремнію широко використовуються в процесах термічної обробки масового виробництва силових пристроїв у напівпровідниковій промисловості. 12-дюймова специфікація поступово впроваджується у високотехнологічні процеси та передові виробничі лінії, стаючи важливим напрямком для наступного етапу співпраці у сфері обладнання та матеріалів. У той же час 2-4-дюймові вафельні човни продовжують відігравати важливу роль у дослідницьких платформах і конкретних сценаріях процесу, таких як обробка світлодіодної підкладки та перевірка процесу. Керамічні вафельні човни з карбіду кремнію продемонструють більші переваги в стабільності, контролі розміру та ємності пластин, що сприяє безперервному розвитку відповідних технологій керамічних матеріалів.