ሲሊከን ካርባይድ ሴራሚክስ ከሴሚኮንዳክተር ጋር ሲነጻጸር ሲሊከን ካርባይድ፡ ሁለት የተለያዩ ዕጣ ፈንታዎች ያሉት ተመሳሳይ ቁሳቁስ

1. ለጥሬ ዕቃዎች የተለያዩ የንፅህና መስፈርቶች

 

የሴራሚክ ደረጃ SiC ለዱቄት መኖው በአንጻራዊነት መለስተኛ የንጽህና መስፈርቶች አሉት። በተለምዶ፣ ከ90%-98% ንጽህና ያላቸው የንግድ ደረጃ ያላቸው ምርቶች አብዛኛዎቹን የአተገባበር ፍላጎቶች ሊያሟሉ ይችላሉ፣ ምንም እንኳን ከፍተኛ አፈጻጸም ያላቸው መዋቅራዊ ሴራሚክስ ከ98%-99.5% ንጽህና ሊፈልጉ ቢችሉም (ለምሳሌ፣ ምላሽ-የተያያዘ SiC ቁጥጥር የሚደረግበት ነፃ የሲሊኮን ይዘት ይፈልጋል)። የተወሰኑ ቆሻሻዎችን ይታገሳል እና አንዳንድ ጊዜ ሆን ተብሎ እንደ አሉሚኒየም ኦክሳይድ (Al₂O₃) ወይም yttrium oxide (Y₂O₃) ያሉ የሲንተርንግ መሳሪያዎችን ያካትታል፣ የሲንተርንግ አፈጻጸምን ለማሻሻል፣ የሲንተርንግ የሙቀት መጠንን ለመቀነስ እና የመጨረሻውን የምርት ጥግግት ለማሻሻል።

 

ሴሚኮንዳክተር-ደረጃ SiC ፍጹም የሆነ የንጽህና ደረጃዎችን ይፈልጋል። የንዑስ ደረጃ ነጠላ ክሪስታል SiC ≥99.9999% (6N) ንጽህናን ይፈልጋል፣ አንዳንድ ከፍተኛ ደረጃ ያላቸው አፕሊኬሽኖች 7N (99.9999%) ንጽህና ያስፈልጋቸዋል። የኤፒታክሲያል ንብርብሮች ከ10¹⁶ አቶሞች/ሴሜ³ በታች የንጽህና ክምችቶችን መጠበቅ አለባቸው (በተለይ እንደ B፣ Al እና V ያሉ ጥልቅ ደረጃ ያላቸውን ቆሻሻዎች ማስወገድ)። እንደ ብረት (Fe)፣ አሉሚኒየም (Al) ወይም ቦሮን (B) ያሉ የዱካ ቆሻሻዎች እንኳን ተሸካሚ መበታተንን፣ የብልሽት መስክ ጥንካሬን በመቀነስ እና በመጨረሻም የመሣሪያውን አፈጻጸም እና አስተማማኝነት በማበላሸት የኤሌክትሪክ ባህሪያትን በእጅጉ ሊጎዱ ይችላሉ፣ ይህም ጥብቅ የንጽህና ቁጥጥር ያስፈልገዋል።

 

የሲሊኮን ካርቦይድ ሴሚኮንዳክተር ቁሳቁስ

 

2. የተለያዩ የክሪስታል አወቃቀሮች እና ጥራት

 

የሴራሚክ ደረጃ SiC በዋናነት የሚገኘው እንደ ፖሊክሪስታሊን ዱቄት ወይም በርካታ በዘፈቀደ ተኮር SiC ማይክሮክሪስታሎችን ያቀፉ የሲሲ ማይክሮክሪስታሎችን ነው። ቁሱ በተወሰኑ ፖሊታይፖች ላይ ጥብቅ ቁጥጥር ሳይደረግበት በርካታ ፖሊታይፖችን (ለምሳሌ፣ α-SiC፣ β-SiC) ሊይዝ ይችላል፣ በምትኩ በአጠቃላይ የቁሳቁስ ጥግግት እና ወጥነት ላይ አፅንዖት ይሰጣል። ውስጣዊ መዋቅሩ ብዙ የእህል ወሰኖችን እና ጥቃቅን ቀዳዳዎችን ያካትታል፣ እና የሲንቴሪንግ መርጃዎችን (ለምሳሌ፣ Al₂O₃፣ Y₂O₃) ሊይዝ ይችላል።

 

ሴሚኮንዳክተር-ደረጃ SiC ባለ አንድ ክሪስታል ንጣፎች ወይም በከፍተኛ ደረጃ የተደረደሩ የክሪስታል መዋቅሮች ያሏቸው ኤፒታክሲያል ንብርብሮች መሆን አለበት። በትክክለኛ የክሪስታል እድገት ቴክኒኮች (ለምሳሌ፣ 4H-SiC፣ 6H-SiC) የተገኙ የተወሰኑ ፖሊታይፖችን ይፈልጋል። እንደ ኤሌክትሮን ተንቀሳቃሽነት እና ባንድጋፕ ያሉ የኤሌክትሪክ ባህሪያት ለፖሊታይፕ ምርጫ እጅግ በጣም ስሜታዊ ናቸው፣ ይህም ጥብቅ ቁጥጥር ያስፈልገዋል። በአሁኑ ጊዜ፣ 4H-SiC ከፍተኛ ተሸካሚ ተንቀሳቃሽነት እና የመበላሸት መስክ ጥንካሬን ጨምሮ ከፍተኛ የኤሌክትሪክ ባህሪያት ስላለው ገበያውን ይቆጣጠራል፣ ይህም ለኃይል መሳሪያዎች ተስማሚ ያደርገዋል።

 

3. የሂደት ውስብስብነት ንጽጽር

 

የሴራሚክ ደረጃ SiC በአንጻራዊነት ቀላል የሆኑ የማኑፋክቸሪንግ ሂደቶችን (የዱቄት ዝግጅት → ፎርሚንግ → ሲሊንቴሪንግ) ይጠቀማል፣ ይህም ከ"ጡብ መስራት" ጋር ተመሳሳይ ነው። ሂደቱ የሚከተሉትን ያካትታል፡

 

• የንግድ ደረጃ ያለው የሲሲ ዱቄት (በተለምዶ ማይክሮን መጠን ያለው) ከማያያዣዎች ጋር መቀላቀል
• በመጫን መፈጠር
• ከፍተኛ የሙቀት መጠን ያለው ሲሊንቴሪንግ (1600-2200°ሴ) በቅንጣት ስርጭት በኩል ጥግግት ለማግኘት
  አብዛኛዎቹ አፕሊኬሽኖች ከ90% ጥግግት ጋር ሊረኩ ይችላሉ። አጠቃላይ ሂደቱ ትክክለኛ የክሪስታል እድገት ቁጥጥር አያስፈልገውም፣ ይልቁንም በመፈጠር እና ወጥነት ላይ በማተኮር። ጥቅሞቹ ውስብስብ ቅርጾችን ለማግኘት የሂደት ተለዋዋጭነትን ያካትታሉ፣ ምንም እንኳን በአንጻራዊ ሁኔታ ዝቅተኛ የንፅህና መስፈርቶች ቢኖሩም።

 

ሴሚኮንዳክተር-ደረጃ SiC በጣም ውስብስብ ሂደቶችን ያካትታል (ከፍተኛ ንፁህ የዱቄት ዝግጅት → ነጠላ-ክሪስታል ንጣፍ እድገት → ኤፒታክሲያል ዋፈር ዲፖዚሽን → የመሳሪያ ማምረቻ)። ቁልፍ እርምጃዎች የሚከተሉትን ያካትታሉ፡

 

• የንዑስ ክፍል ዝግጅት በዋናነት በአካላዊ ትነት ትራንስፖርት (PVT) ዘዴ በኩል
• በከባድ ሁኔታዎች (2200-2400°ሴ፣ ከፍተኛ ክፍተት) የSiC ዱቄትን ወደ ታች ማስገባት
• የሙቀት ቅልመት (±1°ሴ) እና የግፊት መለኪያዎች ትክክለኛ ቁጥጥር
• በኬሚካል ትነት ክምችት (CVD) አማካኝነት የኤፒታክሲያል ንብርብር እድገት በእኩል መጠን ወፍራም፣ የተደረደሩ ንብርብሮችን (በተለምዶ ከብዙ እስከ አስር ማይክሮን) ይፈጥራል
  አጠቃላይ ሂደቱ ብክለትን ለመከላከል እጅግ በጣም ንጹህ አካባቢዎችን (ለምሳሌ፣ የክፍል 10 የጽዳት ክፍሎች) ይፈልጋል። ባህሪያቱ ከፍተኛ የሂደት ትክክለኛነትን ያካትታሉ፣ የሙቀት መስኮችን እና የጋዝ ፍሰት መጠንን መቆጣጠር የሚያስፈልጋቸው፣ እንዲሁም ለጥሬ እቃ ንፅህና (>99.9999%) እና ለመሳሪያዎች ውስብስብነት ጥብቅ መስፈርቶችን ያካትታሉ።

 

4. ጉልህ የሆኑ የወጪ ልዩነቶች እና የገበያ አቅጣጫዎች

 

የሴራሚክ ደረጃ SiC ባህሪያት:

• ጥሬ እቃ፡ የንግድ ደረጃ ዱቄት
• በአንጻራዊ ሁኔታ ቀላል ሂደቶች
• ዝቅተኛ ዋጋ፡ በአንድ ቶን ከሺዎች እስከ አስር ሺዎች የሚደርስ የሩፒ
• ሰፊ አፕሊኬሽኖች፡- ጠርዞች፣ ሪፍራክተሮች እና ሌሎች ወጪን የሚነኩ ኢንዱስትሪዎች

 

የሴሚኮንዳክተር ደረጃ SiC ባህሪያት፡

• ረጅም የንጥረ ነገሮች እድገት ዑደቶች
• አስቸጋሪ የሆነ የጉድለት ቁጥጥር
• ዝቅተኛ የትርፍ ተመኖች
• ከፍተኛ ወጪ፡ በ6 ኢንች ንጣፍ በሺዎች የሚቆጠር የአሜሪካ ዶላር
• ትኩረት የተደረገባቸው ገበያዎች፡ እንደ የኃይል መሳሪያዎች እና የ RF ክፍሎች ያሉ ከፍተኛ አፈጻጸም ያላቸው ኤሌክትሮኒክስ
  አዳዲስ የኃይል ተሽከርካሪዎችን በፍጥነት በማልማት እና የ5ጂ ግንኙነቶችን በማገናኘት የገበያ ፍላጎት በከፍተኛ ሁኔታ እያደገ ነው።

 

5. የተለዩ የትግበራ ሁኔታዎች

 

የሴራሚክ ደረጃ SiC በዋናነት ለመዋቅራዊ አፕሊኬሽኖች እንደ “የኢንዱስትሪ ሥራ ፈረስ” ሆኖ ያገለግላል። እጅግ በጣም ጥሩ የሜካኒካል ባህሪያቱን (ከፍተኛ ጥንካሬ፣ የመልበስ መቋቋም) እና የሙቀት ባህሪያትን (ከፍተኛ የሙቀት መቋቋም፣ የኦክሳይድ መቋቋም) በመጠቀም በሚከተሉት ውስጥ የላቀ ነው፡

 

• ማጽጃዎች (የመፍጨት ጎማዎች፣ የአሸዋ ወረቀት)
• ከፍተኛ የሙቀት መጠን ያላቸው የምድጃ ሽፋኖች (ሪፍራክተሮች)
• የመልበስ/የዝገት መቋቋም የሚችሉ ክፍሎች (የፓምፕ አካላት፣ የቧንቧ ሽፋኖች)

 

የሲሊኮን ካርቦይድ የሴራሚክ መዋቅራዊ ክፍሎች

 

ሴሚኮንዳክተር-ደረጃ SiC እንደ "ኤሌክትሮኒክ ኤሊት" ሆኖ ያገለግላል፣ ሰፊውን የባንድ ክፍተት ሴሚኮንዳክተር ባህሪያቱን በመጠቀም በኤሌክትሮኒክስ መሳሪያዎች ውስጥ ልዩ ጥቅሞችን ለማሳየት፡

 

• የኃይል መሳሪያዎች፡ የኢቪ ኢንቨርተሮች፣ የፍርግርግ መቀየሪያዎች (የኃይል ልወጣ ቅልጥፍናን ማሻሻል)
• የRF መሳሪያዎች፡ 5ጂ መሰረታዊ ጣቢያዎች፣ የራዳር ስርዓቶች (ከፍተኛ የአሠራር ድግግሞሾችን ማንቃት)
• ኦፕቶኤሌክትሮኒክስ፡ ለሰማያዊ LEDዎች የንጣፍ ቁሳቁስ

 

200-ሚሊሜትር SiC ኤፒታክሲያል ዋፈር

 

ልኬት	የሴራሚክ ደረጃ SiC	ሴሚኮንዳክተር-ደረጃ SiC
የክሪስታል መዋቅር	ፖሊክሪስታሊን፣ በርካታ ፖሊታይፖች	ነጠላ ክሪስታል፣ በጥብቅ የተመረጡ ፖሊታይፖች
የሂደት ትኩረት	የጥግነት እና የቅርጽ ቁጥጥር	የክሪስታል ጥራት እና የኤሌክትሪክ ንብረት ቁጥጥር
የአፈጻጸም ቅድሚያ የሚሰጠው	የሜካኒካል ጥንካሬ፣ የዝገት መቋቋም፣ የሙቀት መረጋጋት	የኤሌክትሪክ ባህሪያት (ባንድጋፕ፣ የብልሽት መስክ፣ ወዘተ)
የትግበራ ሁኔታዎች	መዋቅራዊ ክፍሎች፣ የሚለብሱ ክፍሎች፣ ከፍተኛ የሙቀት መጠን ያላቸው ክፍሎች	ከፍተኛ ኃይል ያላቸው መሳሪያዎች፣ ከፍተኛ ድግግሞሽ ያላቸው መሳሪያዎች፣ የኦፕቶኤሌክትሮኒክ መሳሪያዎች
የወጪ ነጂዎች	የሂደት ተለዋዋጭነት፣ የጥሬ እቃ ዋጋ	የክሪስታል የእድገት መጠን፣ የመሳሪያ ትክክለኛነት፣ የጥሬ እቃ ንፅህና

 

ባጭሩ፣ መሠረታዊው ልዩነት የሚመነጨው ከተለዩ ተግባራዊ ዓላማዎቻቸው ነው፡ የሴራሚክ ደረጃ SiC "ቅርጽ (መዋቅር)" ሲጠቀም የሴራሚክ ደረጃ SiC "ባህሪያትን (ኤሌክትሪክ)" ይጠቀማል። የመጀመሪያው ወጪ ቆጣቢ የሜካኒካል/የሙቀት አፈፃፀምን ይከተላል፣ የኋለኛው ደግሞ ከፍተኛ ንፅህና፣ ነጠላ-ክሪስታል ተግባራዊ ቁሳቁስ ሆኖ የቁሳቁስ ዝግጅት ቴክኖሎጂን ከፍተኛ ደረጃ ይወክላል። ምንም እንኳን ተመሳሳይ የኬሚካል ምንጭ ቢጋሩም፣ የሴራሚክ ደረጃ እና የሴራሚክ ደረጃ SiC በንጽህና፣ በክሪስታል መዋቅር እና በማኑፋክቸሪንግ ሂደቶች ላይ ግልጽ ልዩነቶችን ያሳያሉ - ሆኖም ግን ሁለቱም በየራሳቸው ጎራዎች ለኢንዱስትሪ ምርት እና ለቴክኖሎጂ እድገት ከፍተኛ አስተዋጽኦ ያደርጋሉ።