ما هو قارب رقاقة السيراميك من كربيد السيليكون (SiC)؟

في عمليات أشباه الموصلات ذات درجة الحرارة العالية، يعتمد التعامل مع الرقائق ودعمها ومعالجتها الحرارية على مكون داعم خاص - قارب الرقاقة. مع ارتفاع درجات حرارة العملية وزيادة متطلبات النظافة والتحكم في الجسيمات، تكشف قوارب رقاقة الكوارتز التقليدية تدريجيًا عن مشكلات مثل عمر الخدمة القصير، ومعدلات التشوه العالية، وضعف مقاومة التآكل.قوارب رقاقة السيراميك من كربيد السيليكون (SiC).ظهرت في هذا السياق وأصبحت الناقل الرئيسي في معدات المعالجة الحرارية المتطورة.

كربيد السيليكون (SiC) عبارة عن مادة خزفية هندسية تجمع بين الصلابة العالية والتوصيل الحراري العالي والثبات الكيميائي الممتاز. لا يُظهر سيراميك SiC، الذي تم تشكيله من خلال التلبيد بدرجة حرارة عالية، مقاومة فائقة للصدمات الحرارية فحسب، بل يحافظ أيضًا على بنية وحجم ثابتين في البيئات المؤكسدة والتآكل. ونتيجة لذلك، عند تصنيعها على شكل قارب من الرقاقات، يمكنها دعم العمليات ذات درجات الحرارة العالية بشكل موثوق مثل الانتشار والتليين والأكسدة، مما يجعلها مناسبة بشكل خاص للعمليات الحرارية التي تعمل عند درجات حرارة أعلى من 1100 درجة مئوية.

عادةً ما يتم تصميم هيكل قوارب الرقاقات بتكوين شبكة متوازية متعددة الطبقات، قادرة على استيعاب العشرات أو حتى المئات من الرقاقات في وقت واحد. إن مزايا سيراميك SiC في التحكم في معاملات التمدد الحراري تجعلها أقل عرضة للتشوه الحراري أو التكسير الدقيق أثناء عمليات الانحدار والانحدار ذات درجات الحرارة العالية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن التحكم بشكل صارم في محتوى الشوائب المعدنية، مما يقلل بشكل كبير من مخاطر التلوث في درجات الحرارة العالية. وهذا يجعلها مناسبة للغاية للعمليات شديدة الحساسية للنظافة، مثل تصنيع أجهزة الطاقة، وSiC MOSFETs، وMEMS، وغيرها من المنتجات.

بالمقارنة مع قوارب رقاقة الكوارتز التقليدية، تتمتع قوارب رقاقة السيراميك المصنوعة من كربيد السيليكون بعمر خدمة أطول بمقدار 3-5 مرات في ظل درجات الحرارة العالية وظروف ركوب الدراجات الحرارية المتكررة. تسمح صلابتها العالية ومقاومتها للتشوه بمحاذاة الرقاقة بشكل أكثر استقرارًا، مما يساعد على تحسين الإنتاجية. والأهم من ذلك، أن مواد SiC تحافظ على الحد الأدنى من التغييرات في الأبعاد أثناء دورات التسخين والتبريد المتكررة، مما يقلل من تقطيع حافة الرقاقة أو تساقط الجسيمات الناتج عن تشوه قارب الرقاقة.

فيما يتعلق بالتصنيع، عادةً ما يتم إنتاج قوارب رقاقة كربيد السيليكون من خلال تلبيد التفاعل (RBSiC)، أو تلبيد كثيف (SSiC)، أو تلبيد بمساعدة الضغط. تستخدم بعض المنتجات المتطورة أيضًا التصنيع باستخدام الحاسب الآلي الدقيق وتلميع الأسطح لتلبية متطلبات الدقة على مستوى الرقاقة. تؤثر الاختلافات الفنية في التحكم في الصيغة وإدارة الشوائب وعمليات التلبيد بين الشركات المصنعة المختلفة بشكل مباشر على الأداء النهائي لقوارب الويفر.

في التطبيقات الصناعية، أصبحت قوارب الرقاقة الخزفية المصنوعة من كربيد السيليكون تدريجيًا الخيار المفضل لمصنعي المعدات المتطورة في عمليات المعالجة الحرارية، بدءًا من أجهزة السيليكون التقليدية وحتى مواد أشباه الموصلات من الجيل الثالث. إنها ليست مناسبة فقط لمختلف معدات المعالجة الحرارية، مثل أفران الأنابيب العمودية وأفران الأكسدة الأفقية، ولكن أداءها المستقر في البيئات ذات درجة الحرارة العالية والتآكل الشديد يوفر أيضًا ضمانات أقوى لاتساق العملية وقدرة المعدات.

يمثل الانتشار التدريجي لقوارب الرقاقة الخزفية المصنوعة من كربيد السيليكون تسارعًا في اختراق المواد الخزفية المتقدمة لمكونات الدعم الأساسية لمعدات أشباه الموصلات. بالمقارنة مع مواد الكوارتز التقليدية، فإن مزاياها في ثبات درجات الحرارة العالية، والصلابة الهيكلية، ومقاومة التعب الحراري توفر أساسًا ماديًا موثوقًا للتطور المستمر لدرجات الحرارة المرتفعة ونوافذ العمليات الأكثر صرامة. حاليًا، تُستخدم قوارب الرقاقة الخزفية المصنوعة من كربيد السيليكون مقاس 6 بوصات و8 بوصات على نطاق واسع في عمليات المعالجة الحرارية للإنتاج الضخم لأجهزة الطاقة في صناعة أشباه الموصلات. يتم إدخال المواصفات مقاس 12 بوصة تدريجيًا في العمليات المتطورة وخطوط الإنتاج المتقدمة، لتصبح اتجاهًا مهمًا للمرحلة التالية من التعاون في مجال المعدات والمواد. وفي الوقت نفسه، تستمر قوارب الويفر مقاس 2-4 بوصة في لعب دور في منصات البحث وسيناريوهات العمليات المحددة، مثل معالجة الركيزة LED والتحقق من العمليات. ستظهر قوارب الرقاقة الخزفية المصنوعة من كربيد السيليكون مزايا أكبر في الاستقرار والتحكم في الحجم وقدرة الرقاقة، مما يدفع التطور المستمر لتكنولوجيا المواد الخزفية ذات الصلة.