Почему в полупроводниковой промышленности растет спрос на керамику SiC с высокой теплопроводностью?

В настоящее время,карбид кремния (SiC)— это очень активная область исследований теплопроводных керамических материалов как внутри страны, так и за рубежом. Теоретическая теплопроводность может достигать 270 Вт/мК для некоторых типов кристаллов.Карбид кремниявходит в число лучших производителей непроводящих материалов. Его применение охватывает подложки полупроводниковых устройств, керамические материалы с высокой теплопроводностью, нагреватели и горячие пластины при обработке полупроводников, капсульные материалы для ядерного топлива и герметичные уплотнения в компрессорных насосах.

Как делаКарбид кремнияПрименяется в полупроводниковой промышленности?

Шлифовальные пластины и приспособления являются важным технологическим оборудованием при производстве кремниевых пластин в полупроводниковой промышленности. Если мелющие пластины изготовлены из чугуна или углеродистой стали, они, как правило, имеют короткий срок службы и высокий коэффициент теплового расширения. Во время обработки кремниевых пластин, особенно во время высокоскоростного шлифования или полировки, износ и термическая деформация этих шлифовальных пластин затрудняют поддержание плоскостности и параллельности кремниевых пластин. Однако шлифовальные пластины из карбидокремниевой керамики обладают высокой твердостью и низким износом, а коэффициент теплового расширения близко соответствует коэффициенту теплового расширения кремниевых пластин, что позволяет осуществлять высокоскоростное шлифование и полирование.

Кроме того, при производстве кремниевых пластин необходима высокотемпературная термообработка, часто с использованием карбидокремниевых приспособлений для транспортировки. Эти приспособления устойчивы к нагреву и повреждениям и могут быть покрыты алмазоподобным углеродом (DLC) для повышения производительности, уменьшения повреждения пластин и предотвращения распространения загрязнений. Кроме того, как представитель широкозонных полупроводниковых материалов третьего поколения, монокристаллы карбида кремния обладают такими свойствами, как широкая запрещенная зона (примерно в три раза больше, чем у кремния), высокая теплопроводность (примерно в 3,3 раза больше, чем у кремния, или в 10 раз больше, чем у кремния). GaAs), высокая скорость насыщения электронов (примерно в 2,5 раза больше, чем у кремния) и сильное электрическое поле пробоя (примерно в 10 раз больше, чем у кремния, или в пять раз больше, чем у GaAs). Приборы из карбида кремния компенсируют недостатки традиционных устройств из полупроводниковых материалов в практическом применении и постепенно становятся основным направлением в силовых полупроводниках.

Почему востребована высокая теплопроводностьКарбид кремния КерамикаБушует?

В условиях постоянного технического прогресса спрос накарбидокремниевая керамикав полупроводниковой промышленности быстро растет. Высокая теплопроводность является критическим показателем для их применения в компонентах оборудования для производства полупроводников, что делает необходимым исследование высокой теплопроводности.Карбид кремния-керамикаключевой. Снижение содержания решеточного кислорода, увеличение плотности и рациональное управление распределением второй фазы в решетке являются основными методами повышения теплопроводности.карбидокремниевая керамика.

В настоящее время проводятся исследования высокой теплопроводности.Карбид кремния-керамикав Китае ограничен и значительно отстает от мировых стандартов. Будущие направления исследований включают в себя:

Усиление процесса подготовки исследованийКарбид кремния-керамикапорошки, поскольку получение порошка SiC высокой чистоты с низким содержанием кислорода имеет основополагающее значение для достижения высокой теплопроводности.Карбид кремния-керамика.

Расширение выбора и теоретических исследований спекающих средств.

Разработка высококачественного оборудования для спекания, поскольку регулирование процесса спекания для получения разумной микроструктуры имеет важное значение для достижения высокой теплопроводности.Карбид кремния-керамика.

Какие меры могут улучшить теплопроводностьКарбид кремния Керамика?

Ключ к улучшению теплопроводностиКарбид кремния-керамиказаключается в уменьшении частоты рассеяния фононов и увеличении длины свободного пробега фононов. Этого можно эффективно достичь за счет снижения пористости и плотности границ зерен.Карбид кремния-керамика, повышение чистоты границ зерен SiC, минимизация примесей или дефектов в решетке SiC и увеличение количества переносчиков тепла в SiC. В настоящее время оптимизация типа и содержания спекающих добавок и высокотемпературная термообработка являются основными мерами по повышению теплопроводности изделий.Карбид кремния-керамика.

Оптимизация типа и содержания вспомогательных средств для спекания

При изготовлении изделий с высокой теплопроводностью часто добавляют различные спекающие добавки.Карбид кремния-керамика. Тип и содержание этих добавок для спекания существенно влияют на теплопроводностьКарбид кремния-керамика. Например, такие элементы, как Al или O, в вспомогательных средствах для спекания системы Al2O3 могут легко растворяться в решетке SiC, создавая вакансии и дефекты, тем самым увеличивая частоту рассеяния фононов. Кроме того, если содержание спекающей добавки слишком низкое, материал может не уплотняться во время спекания, тогда как высокое содержание спекающей добавки может привести к увеличению примесей и дефектов. Чрезмерное использование жидкофазных добавок для спекания также может препятствовать росту зерен SiC, уменьшая длину свободного пробега фононов. Поэтому для достижения высокой теплопроводностиКарбид кремния-керамика, необходимо минимизировать содержание спекающей добавки, обеспечивая при этом уплотнение, и выбирать спекающие добавки, которые плохо растворяются в решетке SiC.

В настоящее время методом горячего прессованияКарбид кремния-керамикас использованием BeO в качестве спекающей добавки, они обладают самой высокой теплопроводностью при комнатной температуре (270 Вт·м-1·К-1). Однако BeO высокотоксичен и канцерогенен, что делает его непригодным для широкого использования в лабораториях или промышленности. Система Y2O3-Al2O3 имеет точку эвтектики при 1760°C и является обычным жидкофазным спекающим средством дляКарбид кремния-керамика, но поскольку Al3+ легко растворяется в решетке SiC,Карбид кремния-керамикас этой системой в качестве вспомогательного средства для спекания имеют теплопроводность при комнатной температуре ниже 200 Вт·м-1·К-1.

Редкоземельные элементы, такие как Y, Sm, Sc, Gd и La, плохо растворимы в решетке SiC и имеют высокое сродство к кислороду, что эффективно снижает содержание кислорода в решетке SiC. Поэтому система Y2O3-RE2O3 (RE=Sm, Sc, Gd, La) обычно используется в качестве спекающей добавки для получения материалов с высокой теплопроводностью (>200 Вт·м-1·К-1).Карбид кремния-керамика. Например, в системе Y2O3-Sc2O3 ионное отклонение между Y3+ и Si4+ существенно, препятствуя образованию твердых растворов. Растворимость Sc в чистом SiC относительно низкая при температурах 1800~2600°C, примерно (2~3)×10^17 атомов·см^-3.

Термические свойства SiC-керамики с различными спекающими добавками

Высокотемпературная термообработка

Высокотемпературная термообработкаКарбид кремния-керамикапомогает устранить дефекты решетки, дислокации и остаточные напряжения, способствуя трансформации некоторых аморфных структур в кристаллические и уменьшая рассеяние фононов. Кроме того, высокотемпературная термообработка эффективно способствует росту зерен SiC, что в конечном итоге улучшает термические свойства материала. Например, после высокотемпературной термообработки при 1950°С коэффициент температуропроводностиКарбид кремния-керамикаувеличилась с 83,03 мм2·с-1 до 89,50 мм2·с-1, а теплопроводность при комнатной температуре увеличилась со 180,94 Вт·м-1·К-1 до 192,17 Вт·м-1·К-1. Высокотемпературная термообработка значительно улучшает раскисляющую способность спекающих добавок на поверхности и решетке SiC, а также уплотняет связи зерен SiC. Следовательно, теплопроводность при комнатной температуреКарбид кремния-керамиказаметно усиливается после высокотемпературной термообработки.**

Мы в Semicorex специализируемся наКарбид кремния Керамикаи другие керамические материалы, применяемые в производстве полупроводников. Если у вас есть какие-либо вопросы или вам нужна дополнительная информация, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам.

Контактный телефон: +86-13567891907

Электронная почта: sales@semicorex.com