د سیمیکمډکټر په ساحه کې د لوړ حرارتي چلونکي SiC سیرامیکونو غوښتنه او غوښتنه

اوس مهال،سیلیکون کاربایډ (SiC)د تودوخې چلونکي سیرامیک مواد دی چې په کور دننه او بهر کې په فعاله توګه مطالعه کیږي. د SiC نظري حرارتي چالکتیا خورا لوړه ده، او ځینې کرسټال فورمې کولی شي 270W/mK ته ورسیږي، کوم چې دمخه د غیر کنډکټیک موادو په منځ کې مخکښ دی. د مثال په توګه ، د SiC حرارتي چال چلن کارول د سیمیکمډکټر وسیلو په سبسټریټ موادو کې لیدل کیدی شي ، د لوړ حرارتي چلونکي سیرامیک موادو ، هیټرونو او د سیمیکمډکټر پروسس لپاره تودوخې پلیټونه ، د اټومي سونګ لپاره کیپسول توکي ، او د کمپرسور پمپونو لپاره د ګاز سیل کولو حلقې.

د غوښتنلیکسیلیکون کاربایډد سیمی کنډکټر ساحه کې

د پیس کولو ډیسکونه او فکسچر د سیمیکمډکټر صنعت کې د سیلیکون ویفر تولید لپاره د پروسې مهم تجهیزات دي. که چیرې د پیس کولو ډیسک د کاسټ اوسپنې یا کاربن فولاد څخه جوړ شوی وي ، نو د دې خدمت ژوند لنډ دی او د تودوخې توسع کوونکی لوی دی. د سیلیکون ویفر پروسس کولو په جریان کې ، په ځانګړي توګه د تیز سرعت پیس کولو یا پالش کولو پرمهال ، د پیسیدو ډیسک د پوښ او تودوخې خرابوالي له امله ، د سیلیکون ویفر فلیټ او موازي تضمین کول ستونزمن دي. د پیسیدلو ډیسک څخه جوړ شویسیلیکون کاربایډ سیرامیکد دې د لوړې سختۍ له امله ټیټ اغوستل لري ، او د دې تودوخې توسعې کثافات اساسا د سیلیکون ویفرونو سره ورته دي ، نو دا په لوړ سرعت سره ځمکني او پالش کیدی شي.

سربیره پردې ، کله چې سیلیکون ویفرونه تولید کیږي ، دوی اړتیا لري د لوړې تودوخې تودوخې درملنه وکړي او ډیری وختونه د سیلیکون کاربایډ فکسچرونو په کارولو سره لیږدول کیږي. دوی د تودوخې په وړاندې مقاومت لرونکي او غیر ویجاړونکي دي. د الماس په څیر کاربن (DLC) او نور پوښونه په سطح باندې پلي کیدی شي ترڅو فعالیت لوړ کړي ، د ویفر زیان کم کړي ، او د ککړتیا د خپریدو مخه ونیسي.

سربیره پردې، د دریم نسل پراخه بینډګاپ سیمیکمډکټر موادو د نماینده په توګه، سیلیکون کاربایډ واحد کرسټال مواد ځانګړتیاوې لري لکه د لوی بندګاپ پلنوالی (د Si شاوخوا 3 ځله)، لوړ حرارتي چالکتیا (د Si څخه شاوخوا 3.3 ځله یا 10 ځله. د GaAs، د لوړ الکترون سنتریشن د مهاجرت کچه ​​(د Si په پرتله 2.5 ځله) او د بریښنا لوړ ماتول ساحه (د Si په پرتله 10 ځله یا د GaAs په پرتله 5 ځله). د SiC وسیلې په عملي غوښتنلیکونو کې د دودیزو سیمیکمډکټر مادي وسیلو نیمګړتیاوې رامینځته کوي او په تدریجي ډول د بریښنا سیمیکمډکټرونو اصلي جریان کیږي.

د لوړ حرارتي چالکتیا سیلیکون کاربایډ سیرامیکونو غوښتنه په ډراماتیک ډول لوړه شوې

د ساینس او ​​​​ټیکنالوژۍ د دوامداره پرمختګ سره ، د سیمیکمډکټر په ساحه کې د سیلیکون کاربایډ سیرامیکونو پلي کولو غوښتنه په ډراماتیک ډول لوړه شوې ، او لوړ حرارتي چالکتیا د سیمیکمډکټر تولید تجهیزاتو برخو کې د دې غوښتنلیک لپاره کلیدي شاخص دی. له همدې امله، دا مهمه ده چې د لوړ حرارتي چالکتیا سیلیکون کاربایډ سیرامیکونو په اړه څیړنې پیاوړي کړي. د جالی اکسیجن مینځپانګې کمول ، د کثافت ښه کول ، او په جال کې د دوهم مرحلې توزیع په معقول ډول تنظیم کول د سیلیکون کاربایډ سیرامیک حرارتي چالکتیا ښه کولو اصلي میتودونه دي.

اوس مهال، زما په هیواد کې د لوړ حرارتي چالکتیا سیلیکون کاربایډ سیرامیکونو په اړه لږې مطالعې شتون لري، او لاهم د نړۍ په کچه په پرتله لوی تشه شتون لري. د څیړنې راتلونکي لارښوونې شاملې دي:
● د سیلیکون کاربایډ سیرامیک پوډر د چمتو کولو پروسې څیړنې پیاوړې کړئ. د لوړ پاکوالي، د ټیټ اکسیجن سیلیکون کاربایډ پوډر چمتو کول د لوړ حرارتي چالکتیا سیلیکون کاربایډ سیرامیکونو چمتو کولو اساس دی؛
● د سینټرینګ مرستې انتخاب او اړونده تیوریکي څیړنې پیاوړې کول؛
● د لوړ پای sintering تجهیزاتو د څیړنې او پراختیا پیاوړتیا. د مناسب مایکرو جوړښت ترلاسه کولو لپاره د سینټرینګ پروسې تنظیم کولو سره ، دا د لوړ حرارتي چلونکي سیلیکون کاربایډ سیرامیک ترلاسه کولو لپاره اړین شرط دی.

د سیلیکون کاربایډ سیرامیک حرارتي چالکتیا ښه کولو لپاره اقدامات

د SiC سیرامیک حرارتي چالکتیا ښه کولو کلیدي د فونون توزیع کولو فریکونسۍ کمول او د فونون معنی وړیا لاره لوړول دي. د SiC حرارتي چالکتیا به په مؤثره توګه د SiC سیرامیکونو د porosity او د غلو د حدودو کثافت کمولو ، د SiC غلو حدودو پاکوالي ته وده ورکولو ، د SiC جالیو ناپاکۍ یا جالیو نیمګړتیاو کمولو ، او په SiC کې د تودوخې جریان لیږدونکي ډیرولو سره ښه شي. په اوس وخت کې ، د سینټرینګ مرستې ډول او مینځپانګې اصلاح کول او د لوړې تودوخې تودوخې درملنې د SiC سیرامیک حرارتي چالکتیا ښه کولو لپاره اصلي اقدامات دي.

① د سینټرینګ مرستې ډول او مینځپانګې اصلاح کول

مختلف سینټرینګ مرستې اکثرا اضافه کیږي کله چې د لوړ حرارتي چلونکي SiC سیرامیک چمتو کول. د دوی په مینځ کې ، د سینټرینګ مرستې ډول او مینځپانګه د SiC سیرامیک حرارتي چالکتیا باندې لوی تاثیر لري. د مثال په توګه، د Al2O3 سیسټم sintering aids کې Al یا O عناصر په اسانۍ سره په SiC جال کې منحل کیږي، په پایله کې د خالي ځایونو او نیمګړتیاو په پایله کې، چې د فونون د توزیع فریکونسۍ د زیاتوالي لامل کیږي. سربیره پردې ، که چیرې د سینټرینګ مرستې مینځپانګه ټیټه وي ، نو د موادو سینټر کول او کثافت کول ستونزمن دي ، پداسې حال کې چې د سینټرینګ مرستې ډیر مینځپانګه به د ناپاکۍ او نیمګړتیاو د زیاتوالي لامل شي. د مایع مرحلې ډیر سینټرینګ مرستې ممکن د SiC دانې وده هم مخنیوی وکړي او د فونونونو منځنۍ وړیا لاره کمه کړي. له همدې امله ، د لوړ حرارتي چلونکي SiC سیرامیکونو چمتو کولو لپاره ، دا اړینه ده چې د سینټرینګ کثافت اړتیاو پوره کولو پرمهال د امکان تر حده د سینټرینګ مرستې مینځپانګه کمه کړئ ، او هڅه وکړئ د سینټرینګ مرستې غوره کړئ چې په SiC جال کې تحلیل ستونزمن وي.

* د SiC سیرامیک حرارتي ملکیتونه کله چې مختلف سینټرینګ مرستې اضافه کیږي

اوس مهال، د سینټرینګ مرستې په توګه د BeO سره سینټر شوي ګرم فشار شوي SiC سیرامیکونه د خونې د تودوخې اعظمي تودوخې چلونکي لري (270W·m-1·K-1). په هرصورت، BeO یو ډیر زهرجن مواد او کارسنجنیک دی، او په لابراتوارونو یا صنعتي برخو کې د پراخه کارونې لپاره مناسب ندي. د Y2O3-Al2O3 سیسټم ترټولو ټیټ ایټیکټیک نقطه 1760℃ ده، کوم چې د SiC سیرامیکونو لپاره د مایع پړاو سینټرینګ مرسته ده. په هرصورت، څرنګه چې Al3+ په اسانۍ سره په SiC جال کې منحل کیږي، کله چې دا سیسټم د سینټرینګ مرستې په توګه کارول کیږي، د SiC سیرامیک د خونې د حرارت درجه حرارتي چالکتیا د 200W·m-1·K-1 څخه کم وي.

د ځمکې نادر عناصر لکه Y, Sm, Sc, Gd او La په SiC جال کې په اسانۍ سره نه حل کیږي او د اکسیجن لوړ تړاو لري، کوم چې کولی شي په مؤثره توګه د SiC جال کې د اکسیجن مینځپانګه کمه کړي. له همدې امله، Y2O3-RE2O3 (RE=Sm, Sc, Gd, La) سیسټم د لوړ حرارتي چالکتیا (>200W·m-1·K-1) SiC سیرامیکونو چمتو کولو لپاره یو عام سینټرینګ مرسته ده. د مثال په توګه د Y2O3-Sc2O3 سیسټم sintering مرستې په پام کې نیولو سره، د Y3+ او Si4+ د آئن انحراف ارزښت خورا لوی دی، او دواړه د قوي حل څخه نه تیریږي. په خالص SiC کې د Sc محلولیت په 1800~2600℃ کې کوچنی دی، شاوخوا (2~3)×1017atoms·cm-3.

② د لوړ حرارت تودوخه درملنه

د SiC سیرامیکونو د تودوخې لوړې تودوخې درملنه د جالیو نیمګړتیاو ، بې ځایه کیدو او پاتې کیدو فشارونو له مینځه وړو لپاره مناسبه ده ، کرسټال ته د ځینې امورفوس موادو جوړښتي بدلون هڅوي ، او د فونون توزیع اغیز ضعیف کوي. برسېره پردې، د لوړې تودوخې تودوخې درملنه کولی شي په مؤثره توګه د SiC دانې وده ته وده ورکړي، او په نهایت کې د موادو حرارتي ملکیتونو ته وده ورکړي. د مثال په توګه، په 1950 ° C کې د لوړې تودوخې تودوخې درملنې وروسته، د SiC سیرامیک تودوخې تفاوت د 83.03mm2·s-1 څخه 89.50mm2·s-1 ته لوړ شو، او د خونې د تودوخې حرارتي چالکتیا له 180.94W·m څخه لوړه شوه. -1·K-1 تر 192.17W·m-1·K-1. د لوړې تودوخې تودوخې درملنه په مؤثره توګه د SiC سطح او جال کې د سینټرینګ مرستې د ډیاکسیډیشن وړتیا ته وده ورکوي ، او د SiC دانې ترمینځ اړیکه سختوي. د لوړې تودوخې تودوخې درملنې وروسته ، د سی سی سیرامیکونو د خونې د تودوخې حرارتي چالکتیا د پام وړ ښه شوې.