Co to jest ceramiczna łódź waflowa z węglika krzemu (SiC)?

W procesach wysokotemperaturowych półprzewodników obsługa, podpieranie i obróbka cieplna płytek opiera się na specjalnym elemencie nośnym — łódce waflowej. Wraz ze wzrostem temperatury procesu oraz wzrostem wymagań dotyczących czystości i kontroli cząstek, tradycyjne łodzie z płytek kwarcowych stopniowo ujawniają problemy, takie jak krótka żywotność, wysokie współczynniki odkształceń i słaba odporność na korozję.Ceramiczne łódki waflowe z węglika krzemu (SiC).pojawiły się w tym kontekście i stały się kluczowym nośnikiem wysokiej klasy sprzętu do obróbki cieplnej.

Węglik krzemu (SiC) to inżynieryjny materiał ceramiczny, który łączy w sobie wysoką twardość, wysoką przewodność cieplną i doskonałą stabilność chemiczną. Ceramika SiC, powstająca w wyniku spiekania w wysokiej temperaturze, nie tylko wykazuje doskonałą odporność na szok termiczny, ale także utrzymuje stabilną strukturę i rozmiar w środowiskach utleniających i korozyjnych. W rezultacie, po przetworzeniu w formie łodzi waflowej, może niezawodnie wspierać procesy wysokotemperaturowe, takie jak dyfuzja, wyżarzanie i utlenianie, dzięki czemu szczególnie nadaje się do procesów termicznych prowadzonych w temperaturach powyżej 1100°C.

Konstrukcja łodzi waflowych jest zwykle projektowana z wielowarstwową, równoległą konfiguracją siatki, zdolną do jednoczesnego przechowywania dziesiątek, a nawet setek płytek. Zalety ceramiki SiC w kontrolowaniu współczynników rozszerzalności cieplnej sprawiają, że są one mniej podatne na odkształcenia termiczne lub mikropęknięcia podczas procesów narastania i opadania w wysokiej temperaturze. Ponadto zawartość zanieczyszczeń metalicznych może być ściśle kontrolowana, co znacznie zmniejsza ryzyko zanieczyszczenia w wysokich temperaturach. Dzięki temu doskonale nadają się do procesów niezwykle wrażliwych na czystość, takich jak produkcja urządzeń zasilających, tranzystorów MOSFET SiC, MEMS i innych produktów.

W porównaniu z tradycyjnymi łodziami z płytek kwarcowych, łodzie z płytek ceramicznych z węglika krzemu mają zazwyczaj 3-5 razy dłuższą żywotność w warunkach wysokiej temperatury i częstych cykli termicznych. Ich większa sztywność i odporność na odkształcenia pozwalają na bardziej stabilne ułożenie płytek, co pomaga poprawić wydajność. Co ważniejsze, materiały SiC zachowują minimalne zmiany wymiarów podczas częstych cykli ogrzewania i chłodzenia, redukując odpryski na krawędziach płytek lub oddzielanie się cząstek spowodowane deformacją łódeczki.

Jeśli chodzi o produkcję, łodzie waflowe z węglika krzemu są zwykle wytwarzane poprzez spiekanie reakcyjne (RBSiC), spiekanie gęste (SSiC) lub spiekanie wspomagane ciśnieniowo. Niektóre wysokiej klasy produkty wykorzystują również precyzyjną obróbkę CNC i polerowanie powierzchni, aby spełnić wymagania dotyczące precyzji na poziomie płytki. Różnice techniczne w kontroli formuły, zarządzaniu zanieczyszczeniami i procesach spiekania pomiędzy różnymi producentami mają bezpośredni wpływ na ostateczną wydajność łódek waflowych.

W zastosowaniach przemysłowych ceramiczne płytki waflowe z węglika krzemu stają się stopniowo preferowanym wyborem dla producentów wysokiej klasy sprzętu w procesach obróbki cieplnej, od tradycyjnych urządzeń krzemowych po materiały półprzewodnikowe trzeciej generacji. Nadają się nie tylko do różnych urządzeń do obróbki cieplnej, takich jak pionowe piece rurowe i poziome piece do utleniania, ale ich stabilna praca w środowiskach o wysokiej temperaturze i wysoce korozyjnych zapewnia również silniejsze gwarancje spójności procesu i wydajności sprzętu.

Stopniowa popularyzacja płytek ceramicznych z węglika krzemu oznacza przyspieszenie penetracji zaawansowanych materiałów ceramicznych do rdzeniowych elementów nośnych sprzętu półprzewodnikowego. W porównaniu z tradycyjnymi materiałami kwarcowymi, ich zalety w zakresie stabilności w wysokiej temperaturze, sztywności strukturalnej i odporności na zmęczenie cieplne stanowią niezawodną podstawę materiałową dla ciągłej ewolucji wyższych temperatur i bardziej rygorystycznych okien procesowych. Obecnie 6-calowe i 8-calowe ceramiczne łodzie waflowe z węglika krzemu są szeroko stosowane w masowych procesach obróbki cieplnej urządzeń energetycznych w przemyśle półprzewodników. Specyfikacja 12-calowa jest stopniowo wprowadzana do zaawansowanych procesów i zaawansowanych linii produkcyjnych, stając się ważnym kierunkiem dla kolejnej fazy współpracy sprzętowo-materiałowej. Jednocześnie 2–4-calowe łódki waflowe nadal odgrywają rolę w platformach badawczych i określonych scenariuszach procesów, takich jak przetwarzanie podłoża LED i weryfikacja procesów. Łódki ceramiczne z węglika krzemu wykażą się większymi zaletami w zakresie stabilności, kontroli rozmiaru i pojemności płytek, napędzając ciągłą ewolucję technologii powiązanych materiałów ceramicznych.