Kísilkarbíðdeiglur knýja næstu kynslóð hálfleiðara kristallavöxt

1. Inngangur

Fyrir aðeins sólarhring tilkynnti leiðandi hálfleiðaraframleiðandinn GlobalWafers um 5 milljarða dollara stækkun á 300 mm kísilskífuverksmiðju sinni í Texas — og nefndi „fordæmalausa eftirspurn eftir mjög hreinum kristalundirlögum“ knúin áfram af gervigreindarflögum og rafeindabúnaði fyrir rafbíla. Í hjarta þessarar stækkunar liggur virðist lítill en mikilvægur þáttur: kísillinn. karbít deigla.

Þó að flestir neytendur tengi kísilkarbíð við slípiefni eða jafnvel eldhúsáhöld eins og bökunarform úr keramik úr kísilkarbíði, þá er hlutverk þess í vinnslu á háþróaðri efnum mun stærra. Sérstaklega kísill karbítdeiglur hafa orðið ómissandi í stýrðum vexti kísilkristalla í hálfleiðaraflokki — ferli sem krefst mikils hitastöðugleika, lágmarks mengunar og viðnáms gegn tærandi eðli bráðins kísils.

2. Hvers vegna kísilkarbíðdeiglur eru framúrskarandi í kristalvexti

Einkristallað kísill — burðarás nútíma örflaga — er yfirleitt ræktað með Czochralski (CZ) aðferðinni, þar sem fjölkísill er brætt við um 1,414°C og frækristall er hægt dreginn til að mynda einkristallsstöng. Þetta ferli setur miklar kröfur á deiglu efni.

Kísilkarbíð Deiglur uppfylla þessar kröfur þökk sé einstökum eiginleikum sínum:

• Varmaleiðni allt að 120 W/m·K, sem gerir kleift að dreifa hita jafnt
• Efnafræðileg óvirkni gegn bráðnu sílikoni og algengum efnisþáttum
• Mikill vélrænn styrkur jafnvel yfir 1,600°C
• Lítil hitauppþensla, dregur úr sprungum við hitauppstreymi

Þessir eiginleikar gera kísilkarbíð miklu betri en hefðbundnar kvarsdeiglur, sem geta komið með súrefnisóhreinindi og brotnað hratt niður við endurteknar háhitahringrásir.

3. Kísilkarbíð vs. valkostir: Bórkarbíð og kísilnítríð

Þegar verkfræðingar meta háhita keramik fyrir notkun í deiglum bera þeir oft saman kísillkarbíð við bórkarbíð og kísillnítríð. Þó að umræður um bórkarbíð vs. kísillkarbíð undirstriki meiri hörku bórkarbíðs, þá þjáist það af lélegri oxunarþol yfir 800°C og er mun dýrara.

Kísillnítríð, hins vegar, býður upp á framúrskarandi hitaáfallsþol og er notað í íhlutum eins og kísillnítrídhringjum, kísillnítríðplötum og sérsniðnum kísillnítríðhitaskildum. Hins vegar er það almennt ekki hentugt sem aðal deigluefni fyrir bráðið kísill vegna hugsanlegra nítrunarviðbragða. Þrátt fyrir það framleiða verksmiðjur sem framleiða kísillnítríðdeiglur sérhæfð ílát fyrir vinnslu á málmblöndum við lágt hitastig.

Fyrir vöxt kísillkristalla er kísillkarbíð enn gullstaðallinn, sérstaklega í viðbragðsbundnu formi (RBSiC) eða sinteruðu formi. RBSiC kísillkarbíðflísarblokkir og þéttir kísillkarbíð keramiksúlur eru oft notaðar til að smíða stuðningsvirki innan kristaldreifitækja, sem eykur enn frekar stöðugleika ferlisins.

4. Handan við deigluna: Stuðningur við háhitainnviði

Vistkerfi kísilkarbíðs í hálfleiðaraframleiðslu nær langt út fyrir sjálfa deigluna. Verkfræðingar reiða sig á safn af íhlutum sem eru gerðir úr sama sterka efninu:

• Brennistútar úr kísilkarbíði fyrir nákvæma ofnhitun
• Kísilkarbíð múrsteinar fyrir ofnklæðningar
• Hitaeiningarrör úr kísilkarbíði til að fylgjast með bráðnu hitastigi án mengunar
• Kísilkarbíð keramikrör fyrir háhita gasflutning

Jafnvel kísilkarbíðskífur og kísilkarbíðkeramik slípiskífur eru notaðar í eftirvinnslu til að móta og pússa stálstöngur með nákvæmni á míkrónómarki.

Athyglisvert er að þó að neytendavörur eins og matardiskar úr kísilkarbíði úr keramik eða skálar úr kísilkarbíði sýni fram á fagurfræðilega og hitauppstreymiseiginleika efnisins, þá krefjast iðnaðarframleiðslur mun meiri hreinleika og byggingarheilleika — oft með því að nota hágæða kísilkarbíð sem kemur frá vel stýrðum framboðskeðjum.

5. Framtíðarhorfur og markaðsdýnamík

Þar sem spáð er að markaðurinn fyrir kísilnítríðduft með mikla hreinleika muni vaxa um 8.2% samanlagðan vaxtarhraða til ársins 2030, eru samhliða framfarir í vinnslu kísilkarbíðs að aukast. Nýjungar í aukefnaframleiðslu gera nú kleift að framleiða sérsniðnar kísilkarbíðdeiglur með innbyggðum kælirásum eða innbyggðum skynjurum - eiginleikar sem gætu bætt kristallaframleiðslu enn frekar og dregið úr göllum.

Þar að auki, þar sem iðnaðurinn stefnir að stærri skífum (450 mm og stærri), mun eftirspurn eftir stærri og sterkari kísilkarbíðdeiglum aukast. Þetta skapar tækifæri ekki aðeins fyrir framleiðendur deigla heldur einnig fyrir framleiðendur aukahluta eins og kísilkarbíð keramikpípukerfa og porous kísilkarbíð keramikröra sem notuð eru í lofttæmissíun á ferlislofttegundum.

6. Niðurstaða

Frá bráðnu hjarta kristaldreifitækis til fægðs yfirborðs fullunninnar skífu eru kísilkarbíðdeiglur ósungnir hetjur hálfleiðarabyltingarinnar. Einstök blanda þeirra af varma-, efna- og vélrænum eiginleikum gerir þær ómissandi við framleiðslu á afarhreinu kíslinu sem knýr allt frá snjallsímum til rafmagnsbíla. Þar sem örgjörvaframleiðendur keppast við að auka framleiðslu, mun hin látlausa kísilkarbíðdeigla - og stór fjölskylda hennar af afkastamiklum keramikefnum - áfram vera í fararbroddi efnisnýjunga.

Vefsíða okkar, stofnuð 17. október 2012, er hátæknifyrirtæki sem sérhæfir sig í rannsóknum og þróun, framleiðslu, vinnslu, sölu og tæknilegri þjónustu á keramikefnum eins og sílikoni. Vörur okkar eru meðal annars bórkarbíð keramikvörur, bórnítríð keramikvörur, kísillkarbíð keramikvörur, kísillnítríð keramikvörur, sirkondíoxíð keramikvörur o.s.frv. Ef þú hefur áhuga, vinsamlegast hafðu samband við okkur.