실리콘 카바이드 에피 택시의 재료

화학적 공식 SIC를 갖는 실리콘 카바이드는 실리콘 (SI)과 탄소 (C) 요소 사이의 강한 공유 결합에 의해 형성된 화합물 반도체 재료이다. 탁월한 물리적 및 화학적 특성으로 인해 많은 산업 분야, 특히 까다로운 반도체 제조 공정에서 점점 더 중요한 역할을합니다.

Ⅰ. 실리콘 카바이드의 핵심 물리적 특성 (sic)

SIC의 물리적 특성을 이해하는 것은 적용 가치를 이해하기위한 기초입니다.

1) 높은 경도 :

SIC의 Mohs 경도는 약 9-9.5로, 두 번째는 다이아몬드에 이어. 이것은 마모와 스크래치 저항이 우수하다는 것을 의미합니다.

적용 값 : 반도체 처리에서 SIC로 만든 부품 (예 : 로봇 암, 척, 그라인딩 디스크)은 수명이 길고 마모로 인한 입자 생성을 줄이고 공정의 청결성과 안정성을 향상 시킨다는 것을 의미합니다.

2) 우수한 열 특성 :

● 높은 열전도율 : 

SIC의 열 전도성은 전통적인 실리콘 재료와 많은 금속 (결정 형태 및 순도에 따라 실온에서 최대 300-490W/(m⋅K))보다 훨씬 높습니다.

적용 값 : 열을 빠르고 효율적으로 소산 할 수 있습니다. 이는 장치의 과열 및 고장을 방지하고 장치의 신뢰성과 성능을 향상시킬 수있는 고전력 반도체 장치의 열 소산에 중요합니다. 히터 또는 냉각 플레이트와 같은 공정 장비에서 높은 열전도율은 온도 균일 성과 빠른 응답을 보장합니다.

● 낮은 열 팽창 계수 : SIC는 넓은 온도 범위에서 차원 변화가 거의 없습니다.

적용 값 : 급격한 온도 변화 (예 : 빠른 열 어닐링)를 경험하는 반도체 프로세스에서 SIC 부품은 모양과 치수 정확도를 유지하고 열 불일치로 인한 응력 및 변형을 줄이며 처리 정확도 및 장치 수율을 보장 할 수 있습니다.

● 우수한 열 안정성 : SIC는 고온에서 구조와 성능 안정성을 유지할 수 있으며 불활성 대기에서 최대 1600 ℃ 이상의 온도를 견딜 수 있습니다.

적용 가치 : 에피 택셜 성장, 산화, 확산 등과 같은 고온 공정 환경에 적합하며 다른 물질과 분해되거나 반응하기가 쉽지 않습니다.

● Good Thermal Shock Resistance: Able to withstand rapid temperature changes without cracking or damage.

적용 값 : SIC 구성 요소는 급속한 온도 상승 및 하락이 필요한 공정 단계에서 내구성이 뛰어납니다.

3) 우수한 전기 특성 (특히 반도체 장치의 경우) :

● 넓은 밴드 갭 : SIC의 밴드 갭은 실리콘 (SI)의 약 3 배입니다 (예 : 4H-SIC는 약 3.26EV이고 Si는 약 1.12EV입니다).

신청 가치 :

높은 작동 온도 : 넓은 밴드 갭은 SIC 장치의 고유 한 캐리어 농도를 고온에서 여전히 매우 낮게 만들므로 실리콘 장치 (최대 300 ℃ 이상)보다 훨씬 높은 온도에서 작동 할 수 있습니다.

높은 고장 전기장 : SIC의 고장 전기장 강도는 실리콘의 거의 10 배입니다. 이는 동일한 전압 저항 수준에서 SIC 장치가 더 얇아지고 드리프트 영역 저항이 더 작아서 전도 손실을 감소 시킨다는 것을 의미합니다.

강력한 방사선 저항 : 넓은 밴드 갭은 또한 방사선 저항력이 향상되며 항공 우주와 같은 특수 환경에 적합합니다.

● 높은 포화 전자 드리프트 속도 : SIC의 포화 전자 드리프트 속도는 실리콘의 두 배입니다.

응용 값 :이를 통해 SIC 장치는 더 높은 스위치 주파수에서 작동 할 수 있으며, 이는 시스템의 인덕터 및 커패시터와 같은 수동 구성 요소의 부피와 무게를 줄이고 시스템 전력 밀도를 향상시키는 데 유리합니다.

4) 우수한 화학적 안정성 :

SIC는 강한 내식성을 가지며 실온에서 대부분의 산, 염기 또는 용융 염과 반응하지 않습니다. 고온에서만 특정 강한 산화제 또는 용융 기지와 반응합니다.

적용 가치 : 반도체 습식 에칭 및 청소와 같은 부식성 화학 물질과 관련된 공정에서, SIC 구성 요소 (예 : 보트, 파이프 및 노즐)는 서비스 수명이 길고 오염 위험이 낮습니다. 혈장 에칭과 같은 건조 과정에서 혈장에 대한 내성은 많은 전통적인 재료보다 낫습니다.

5)고순도 (고순도 달성 가능) :

고순도 SIC 재료는 화학 증기 증착 (CVD)과 같은 방법에 의해 제조 될 수있다.

사용자 가치 : 반도체 제조에서는 재료 순도가 중요하며 모든 불순물은 장치 성능과 수율에 영향을 줄 수 있습니다. 고급 SIC 구성 요소는 실리콘 웨이퍼 또는 프로세스 환경의 오염을 최소화합니다.

Ⅱ. 에피 택셜 기질로서 실리콘 카바이드 (SIC)의 적용

SIC 단일 크리스탈 웨이퍼는 고성능 SIC 전력 장치 (예 : MOSFETS, JFET, SBD) 및 질화 갈륨 (GAN) RF/전력 장치를 제조하기위한 주요 기판 재료입니다.

특정 응용 시나리오 및 사용 :

1) sic-on-sic epitaxy :

사용 : 고급 SIC 단결정 기판에서, 특정 도핑 및 두께를 갖는 SIC 에피 택셜 층은 화학 증기 에피 택시 (CVD)에 의해 성장하여 SIC 전력 장치의 활성 영역을 구성한다.

적용 값 : SIC 기판의 우수한 열전도율은 장치가 열을 소산하는 데 도움이되며, 넓은 밴드 갭 특성으로 인해 장치가 고전압, 고온 및 고주파수 작동을 견딜 수 있습니다. 이로 인해 SIC 전원 장치는 새로운 에너지 차량 (전기 제어, 충전 파일), 태양 광 인버터, 산업용 모터 드라이브, 스마트 그리드 및 기타 필드에서 잘 작동하여 시스템 효율성을 크게 향상시키고 장비 크기 및 무게를 줄입니다.

2) Gan-on-Sic epitaxy :

사용 : SIC 기판은 GAN (Sapphire 및 Silicon과 비교)과 일치하는 양호한 격자와 매우 높은 열전도율로 인해 고품질 GAN 에피 택셜 층 (특히 고주파, 고급 RF 장치의 경우)을 재배하는 데 이상적입니다.

적용 값 : SIC 기판은 장치의 신뢰성과 성능을 보장하기 위해 작동 중에 GAN 장치에 의해 생성 된 다량의 열을 효과적으로 수행 할 수 있습니다. 이로 인해 GAN-ON-SIC 장치는 5G 통신 기지국, 레이더 시스템, 전자 대책 및 기타 필드에서 대체 할 수없는 이점을 갖습니다.

Ⅲ. 코팅으로서 실리콘 카바이드 (SIC)의 적용

SIC 코팅은 일반적으로 기질 SIC 우수한 특성을 제공하기 위해 CVD 방법에 의해 흑연, 세라믹 또는 금속과 같은 기질의 표면에 증착된다.

특정 응용 시나리오 및 사용 :

1) 플라즈마 에칭 장비 구성 요소 :

구성 요소의 예 : 샤워 헤드, 챔버 라이너, ESC 표면, 포커스 링, 에칭 창.

용도 : 플라즈마 환경에서 이러한 성분은 고 에너지 이온과 부식성 가스로 충격을받습니다. SIC 코팅은 높은 경도, 높은 화학적 안정성 및 혈장 침식에 대한 저항으로 이러한 중요한 성분을 손상으로부터 보호합니다.

적용 값 : 구성 요소 수명을 연장하고, 구성 요소 침식으로 생성 된 입자를 줄이고, 프로세스 안정성 및 반복성을 향상시키고, 유지 보수 비용과 다운 타임을 줄이고, 웨이퍼 처리의 청결을 보장합니다.

2) 에피 택셜 성장 장비 구성 요소 :

구성 요소의 예 : 감수기/웨이퍼 캐리어, 히터 요소.

용도 : 고온, 고급 에피 택셜 성장 환경에서 SIC 코팅 (일반적으로 고순도 SIC)은 공정 가스와의 반응 또는 불순물 방출을 방지하기 위해 우수한 고온 안정성 및 화학적 불활성을 제공 할 수 있습니다.

적용 가치 : 에피 택셜 층의 품질과 순도를 보장하고 온도 균일 성을 향상 시키며 제어 정확도를 보장합니다.

3) 기타 공정 장비 구성 요소 :

구성 요소 예 : MOCVD 장비의 흑연 디스크, SIC 코팅 보트 (확산/산화를위한 보트).

용도 : 부식 방지, 고온 저항성 고순도 표면을 제공합니다.

적용 가치 : 프로세스 신뢰성 및 구성 요소 수명을 향상시킵니다.

Ⅳ. 기타 특정 제품 구성 요소로서 실리콘 카바이드 (SIC)의 적용 (기타 특정 제품 구성 요소)

기판 및 코팅 일뿐 만 아니라 SIC 자체는 탁월한 포괄적 인 성능으로 인해 다양한 정밀 구성 요소로 직접 처리됩니다.

특정 응용 시나리오 및 사용 :

1) 웨이퍼 처리 및 전송 구성 요소 :

구성 요소의 예 : 로봇 엔드 이펙터, 진공 척, 에지 그립, 리프트 핀.

사용 :이 구성 요소는 입자가 생성되지 않도록하기 위해, 웨이퍼를 고속 및 높은 정밀도로 운반 할 때 온도 변화로 인해 입자가 생성되지 않도록하기 위해 높은 강성, 높은 내마모성, 낮은 열 팽창 및 고순도가 필요합니다.

적용 가치 : 웨이퍼 변속기의 신뢰성과 청결성을 향상시키고 웨이퍼 손상을 줄이며 자동화 된 생산 라인의 안정적인 작동을 보장합니다.

2) 고온 공정 장비 구조 부품 :

성분의 예 : 확산/산화를위한 퍼니스 튜브, 보트/캔틸레버, 열전대 보호 튜브, 노즐.

적용 : SIC의 고온 강도, 열 충격 저항, 화학적 불활성 및 낮은 오염 특성을 활용하십시오.

적용 가치 : 고온 산화, 확산, 어닐링 및 기타 공정에서 안정적인 공정 환경을 제공하고 장비 수명을 연장하고 유지 보수를 줄입니다.

3) 정밀 세라믹 구성 요소 :

구성 요소 예 : 베어링, 씰, 가이드, 랩핑 플레이트.

적용 : SIC의 높은 경도, 내마모성, 부식 저항 및 치수 안정성을 활용하십시오.

적용 가치 : CMP (화학 기계적 연마) 장비에 사용되는 일부 구성 요소와 같은 가혹한 환경에 대한 높은 정밀, 장수 및 저항이 필요한 일부 기계 구성 요소의 우수한 성능.

4) 광학 구성 요소 :

구성 요소 예 : UV/X- 선 광학, 광학 창을위한 미러.

용도 : SIC의 강성, 낮은 열 팽창, 높은 열전도율 및 광택성은 대규모 고정성 미러 (특히 우주 망원경 또는 싱크로트론 방사선 소스)를 제조하는 데 이상적인 재료입니다.

적용 값 : 극한 조건에서 우수한 광학 성능과 치수 안정성을 제공합니다.