ሲሊኮን ካርቦይድ ሴራሚክስ ከሴሚኮንዳክተር ሲሊኮን ካርቦይድ፡- ተመሳሳይ ቁሳቁስ ከሁለት ልዩ ዕጣ ፈንታ ጋር።

1. ለጥሬ እቃዎች የተለያየ የንፅህና መስፈርቶች

 

የሴራሚክ-ደረጃ ሲሲ ለዱቄት መኖው በአንጻራዊነት ለስላሳ የንጽህና መስፈርቶች አሉት። በተለምዶ ከ90%-98% ንፅህና ያላቸው የንግድ ደረጃ ምርቶች አብዛኛዎቹን የመተግበሪያ ፍላጎቶች ሊያሟሉ ይችላሉ፣ምንም እንኳን ከፍተኛ አፈጻጸም ያላቸው መዋቅራዊ ሴራሚክስ 98%-99.5% ንፅህናን ሊጠይቅ ይችላል (ለምሳሌ ምላሽ-ቦንድድ ሲሲ ከቁጥጥር ውጭ የሆነ የሲሊኮን ይዘት ይፈልጋል)። አንዳንድ ቆሻሻዎችን ይታገሣል እና አንዳንድ ጊዜ ሆን ብሎ እንደ አሉሚኒየም ኦክሳይድ (Al₂O₃) ወይም yttrium oxide (Y₂O₃) የማጣመም አፈጻጸምን ለማሻሻል፣ የውሸት የሙቀት መጠንን ለመቀነስ እና የመጨረሻውን የምርት ጥግግት ለማጎልበት ሆን ብሎ የሚያጠቃልለው።

 

ሴሚኮንዳክተር ደረጃ ሲሲ ወደ ፍፁም ቅርብ የንፅህና ደረጃዎች ይፈልጋል። Substrate-grade ነጠላ ክሪስታል ሲሲ ≥99.9999% (6N) ንፅህናን ይፈልጋል፣ አንዳንድ ከፍተኛ ደረጃ ያላቸው መተግበሪያዎች 7N (99.999999%) ንፅህና ያስፈልጋቸዋል። የኤፒታክሲያል ንብርብሮች ከ10¹⁶ አተሞች/ሴሜ³ በታች የንጽሕና መጠበቂያዎችን ማቆየት አለባቸው (በተለይ እንደ B፣ Al እና V ያሉ ጥልቅ-ደረጃ ቆሻሻዎችን ማስወገድ)። እንደ ብረት (ፌ)፣ አልሙኒየም (አል) ወይም ቦሮን (ቢ) ያሉ ቆሻሻዎች እንኳን ተሸካሚ መበታተንን፣ የመስክ ጥንካሬን በመቀነስ እና በመጨረሻም የመሣሪያውን አፈጻጸም እና አስተማማኝነት በማበላሸት የኤሌክትሪክ ንብረቶች ላይ ከፍተኛ ተጽዕኖ ሊያሳድሩ ይችላሉ፣ ይህም ጥብቅ የንጽህና ቁጥጥር ያስፈልገዋል።

 

የሲሊኮን ካርቦይድ ሴሚኮንዳክተር ቁሳቁስ

 

2. ልዩ ክሪስታል አወቃቀሮች እና ጥራት

 

የሴራሚክ-ደረጃ ሲሲ በዋናነት እንደ ፖሊክሪስታሊን ዱቄት ወይም ከበርካታ በዘፈቀደ ተኮር የሲሲ ማይክሮክሪስታሎች የተውጣጡ የተዘበራረቁ አካላት አሉ። ቁሱ ብዙ ፖሊታይፕስ (ለምሳሌ α-SiC፣ β-SiC) በልዩ ፖሊታይፕ ላይ ጥብቅ ቁጥጥር ሳይደረግበት፣ በምትኩ በአጠቃላይ የቁሳቁስ ጥግግት እና ተመሳሳይነት ላይ አፅንዖት በመስጠት ሊሆን ይችላል። በውስጡ ያለው ውስጣዊ መዋቅር ብዙ የእህል ድንበሮችን እና በአጉሊ መነጽር ብቻ የሚታዩ ቀዳዳዎችን ያሳያል፣ እና የማጣመጃ መርጃዎችን (ለምሳሌ፣ Al₂O₃፣ Y₂O₃) ሊይዝ ይችላል።

 

ሴሚኮንዳክተር-ደረጃ ሲሲ ነጠላ-ክሪስታል ተተኪዎች ወይም ኤፒታክሲያል ንብርብሮች በከፍተኛ ደረጃ የታዘዙ ክሪስታል አወቃቀሮች ያሉት መሆን አለበት። በትክክለኛ ክሪስታል የእድገት ቴክኒኮች (ለምሳሌ 4H-SiC፣ 6H-SiC) የተገኙ የተወሰኑ ፖሊታይፕዎችን ይፈልጋል። እንደ ኤሌክትሮን ተንቀሳቃሽነት እና ባንድጋፕ ያሉ የኤሌክትሪክ ንብረቶች ለፖሊታይፕ ምርጫ እጅግ በጣም ስሜታዊ ናቸው፣ ይህም ጥብቅ ቁጥጥር ያስፈልገዋል። በአሁኑ ጊዜ, 4H-SiC ከፍተኛ የኤሌክትሪክ ባህሪያቶች ከፍተኛ ተሸካሚ ተንቀሳቃሽነት እና ብልሽት የመስክ ጥንካሬን ጨምሮ ገበያውን ይቆጣጠራል, ይህም ለኃይል መሳሪያዎች ተስማሚ ያደርገዋል.

 

3. የሂደቱ ውስብስብነት ንጽጽር

 

ሴራሚክ-ደረጃ ሲሲ በአንጻራዊነት ቀላል የሆኑ የማምረቻ ሂደቶችን (የዱቄት ዝግጅት → መፍጠር → ማቃለል)፣ ከ"ጡብ መስራት" ጋር ተመሳሳይነት አለው። ሂደቱ የሚከተሉትን ያካትታል:

 

• የንግድ ደረጃ SiC ዱቄት (በተለምዶ ማይክሮን-መጠን ያለው) ከማያያዣዎች ጋር መቀላቀል
• በመጫን መፈጠር
• በከፍተኛ የሙቀት መጠን (1600-2200 ዲግሪ ሴንቲ ግሬድ) ቅንጣትን በማሰራጨት ድፍረትን ለማግኘት
  አብዛኛዎቹ መተግበሪያዎች በ>90% ጥግግት ሊረኩ ይችላሉ። አጠቃላይ ሂደቱ ትክክለኛ የሆነ የክሪስታል እድገት ቁጥጥርን አይጠይቅም፣ በምትኩ ወጥነትን በመፍጠር እና በማጣመር ላይ ያተኩራል። ጥቅማ ጥቅሞች በአንጻራዊ ሁኔታ ዝቅተኛ የንጽህና መስፈርቶች ቢኖሩም ለተወሳሰቡ ቅርጾች የሂደቱን ተለዋዋጭነት ያካትታሉ.

 

ሴሚኮንዳክተር-ግሬድ ሲሲ በጣም ውስብስብ ሂደቶችን ያካትታል (ከፍተኛ-ንፅህና የዱቄት ዝግጅት → ነጠላ-ክሪስታል ንጣፍ እድገት → ኤፒታክሲያል ዋፈር ማስቀመጫ → መሳሪያ ማምረት)። ቁልፍ እርምጃዎች የሚከተሉትን ያካትታሉ:

 

• የንዑስ ዝግጅት ዝግጅት በዋናነት በአካላዊ የእንፋሎት ማጓጓዣ (PVT) ዘዴ
• የሲሲ ዱቄትን በከባድ ሁኔታዎች (2200-2400 ° ሴ, ከፍተኛ ክፍተት)
• የሙቀት ደረጃዎችን (± 1 ° ሴ) እና የግፊት መለኪያዎችን በትክክል መቆጣጠር
• ኤፒታክሲያል የንብርብር እድገት በኬሚካላዊ ትነት ክምችት (CVD) አንድ ወጥ የሆነ ወፍራም እና ዶፔድ ንብርብሮችን ለመፍጠር (በተለይ ከበርካታ እስከ በአስር ማይክሮን)።
  ጠቅላላው ሂደት ብክለትን ለመከላከል እጅግ በጣም ንፁህ አካባቢዎችን (ለምሳሌ ክፍል 10 ንፁህ ክፍሎች) ይፈልጋል። ባህሪያቶቹ በሙቀት መስኮች እና በጋዝ ፍሰት መጠን ላይ ቁጥጥርን የሚሹ የሂደቱን ትክክለኛነት ፣ ለጥሬ ዕቃ ንፅህና (> 99.9999%) እና የመሳሪያ ውስብስብነት ጥብቅ መስፈርቶችን ያካትታሉ።

 

4. ጉልህ የወጪ ልዩነቶች እና የገበያ አቅጣጫዎች

 

የሴራሚክ-ደረጃ ሲሲ ባህሪያት፡-

• ጥሬ እቃ፡- የንግድ ደረጃ ዱቄት
• በአንጻራዊነት ቀላል ሂደቶች
• ዝቅተኛ ዋጋ፡ ከሺህ እስከ አስር ሺዎች RMB በቶን
• ሰፊ አፕሊኬሽኖች፡- Abrasives፣ refractories እና ሌሎች ወጪ ቆጣቢ ኢንዱስትሪዎች

 

የሴሚኮንዳክተር ደረጃ ሲሲ ባህሪያት፡-

• ረጅም substrate እድገት ዑደቶች
• ፈታኝ ጉድለት ቁጥጥር
• ዝቅተኛ የምርት መጠን
• ከፍተኛ ወጪ፡ በሺዎች የሚቆጠር ዶላር በ6-ኢንች ንጣፍ
• ትኩረት የተደረገባቸው ገበያዎች፡- ከፍተኛ አፈጻጸም ያላቸው ኤሌክትሮኒክስ እንደ ኃይል መሣሪያዎች እና የ RF ክፍሎች
  አዳዲስ የኢነርጂ ተሸከርካሪዎችን እና የ5ጂ ግንኙነቶችን በፍጥነት በማደግ የገበያ ፍላጎት በከፍተኛ ደረጃ እያደገ ነው።

 

5. የተለዩ የመተግበሪያ ሁኔታዎች

 

የሴራሚክ-ደረጃ ሲሲ እንደ “ኢንዱስትሪያዊ የስራ ፈረስ” በዋናነት ለመዋቅራዊ አተገባበር ያገለግላል። እጅግ በጣም ጥሩውን ሜካኒካል ባህሪያቱን (ከፍተኛ ጥንካሬን ፣ የመልበስ መቋቋም) እና የሙቀት ባህሪያቱን (ከፍተኛ የሙቀት መጠን መቋቋም ፣ ኦክሳይድ መቋቋም) በመጠቀም የላቀ ነው-

 

• መጥረጊያ (መፍጨት ጎማዎች፣ የአሸዋ ወረቀት)
• ማቀዝቀሻዎች (ከፍተኛ የሙቀት መጠን ያለው ምድጃ)
• የመልበስ/የዝገት መቋቋም የሚችሉ አካላት (የፓምፕ አካላት፣ የቧንቧ ዝርግ)

 

የሲሊኮን ካርቦይድ ሴራሚክ መዋቅራዊ አካላት

 

ሴሚኮንዳክተር-ግሬድ ሲሲ በኤሌክትሮኒክስ መሳሪያዎች ውስጥ ልዩ ጥቅሞችን ለማሳየት ሰፊ የባንድጋፕ ሴሚኮንዳክተር ባህሪያቱን እንደ “ኤሌክትሮኒካዊ ልሂቃን” ይሰራል።

 

• የኃይል መሣሪያዎች፡ EV inverters፣ ፍርግርግ መለወጫዎች (የኃይል ልወጣ ቅልጥፍናን ማሻሻል)
• የ RF መሳሪያዎች፡ 5ጂ ቤዝ ጣቢያዎች፣ ራዳር ሲስተሞች (ከፍተኛ የክወና ድግግሞሾችን ማንቃት)
• ኦፕቶኤሌክትሮኒክስ፡- ለሰማያዊ ኤልኢዲዎች የመለዋወጫ ቁሳቁስ

 

200-ሚሊሜትር ሲሲ ኤፒታክሲያል ዋፈር

 

ልኬት	የሴራሚክ-ደረጃ SiC	ሴሚኮንዳክተር-ደረጃ SiC
ክሪስታል መዋቅር	Polycrystalline, ባለብዙ ፖሊታይፕ	ነጠላ ክሪስታል, በጥብቅ የተመረጡ ፖሊታይፕስ
የሂደቱ ትኩረት	ዲንሴሽን እና የቅርጽ ቁጥጥር	ክሪስታል ጥራት እና የኤሌክትሪክ ንብረት ቁጥጥር
የአፈጻጸም ቅድሚያ	የሜካኒካዊ ጥንካሬ, የዝገት መቋቋም, የሙቀት መረጋጋት	የኤሌክትሪክ ባህሪያት (የባንድ ክፍተት, የብልሽት መስክ, ወዘተ.)
የመተግበሪያ ሁኔታዎች	መዋቅራዊ ክፍሎች, የሚለብሱ ተከላካይ ክፍሎች, ከፍተኛ ሙቀት ያላቸው ክፍሎች	ከፍተኛ ኃይል ያላቸው መሳሪያዎች, ከፍተኛ-ድግግሞሽ መሳሪያዎች, ኦፕቶኤሌክትሮኒካዊ መሳሪያዎች
ወጪ ነጂዎች	የሂደቱ ተለዋዋጭነት, የጥሬ ዕቃ ዋጋ	የክሪስታል የእድገት መጠን, የመሳሪያዎች ትክክለኛነት, የጥሬ እቃ ንፅህና

 

በማጠቃለያው፣ መሠረታዊው ልዩነታቸው ከተለዩ ተግባራዊ ዓላማቸው የመነጨ ነው፡- የሴራሚክ-ደረጃ ሲሲ “ቅጽ (መዋቅር)” ሲጠቀም ሴሚኮንዳክተር ክፍል ሲሲ ደግሞ “ንብረቶች (ኤሌክትሪክ)” ይጠቀማል። የመጀመሪያው ወጪ ቆጣቢ የሜካኒካል/የሙቀት አፈፃፀምን ያሳድዳል፣ የኋለኛው ደግሞ የቁሳቁስ ዝግጅት ቴክኖሎጂን ከፍተኛ-ንፅህና፣ ነጠላ-ክሪስታል ተግባራዊ ቁስን ይወክላል። ምንም እንኳን ተመሳሳይ የኬሚካል ምንጭ ቢጋሩም፣ የሴራሚክ-ደረጃ እና ሴሚኮንዳክተር ደረጃ ሲሲ በንፅህና፣ በክሪስታል መዋቅር እና በአምራች ሂደቶች ላይ ግልጽ ልዩነቶችን ያሳያሉ - ሆኖም ሁለቱም በየአካባቢያቸው ለኢንዱስትሪ ምርት እና ለቴክኖሎጂ እድገት ከፍተኛ አስተዋፅዖ ያደርጋሉ።