Mi az a szilícium-karbid (SiC) kerámia ostyahajó?

A félvezető magas hőmérsékletű eljárásokban az ostyák kezelése, alátámasztása és hőkezelése egy speciális tartóelemen – az ostyahajón – alapul. Ahogy a folyamat hőmérséklete emelkedik, valamint a tisztaság és a részecskekontroll követelményei növekszenek, a hagyományos kvarc ostyahajók fokozatosan olyan problémákat tárnak fel, mint például a rövid élettartam, a magas deformációs ráta és a rossz korrózióállóság.Szilícium-karbid (SiC) kerámia ostyahajókebben az összefüggésben jelentek meg, és a csúcskategóriás hőfeldolgozó berendezések kulcsfontosságú hordozójává váltak.

A szilícium-karbid (SiC) egy mérnöki kerámiaanyag, amely egyesíti a nagy keménységet, a magas hővezető képességet és a kiváló kémiai stabilitást. A magas hőmérsékletű szinterezéssel előállított SiC kerámiák nemcsak kiváló hősokkállóságot mutatnak, hanem stabil szerkezetet és méretet is megtartanak oxidáló és korrozív környezetben. Ennek eredményeként, ha ostyahajó formájúra gyártják, megbízhatóan támogatja a magas hőmérsékletű folyamatokat, mint például a diffúzió, lágyítás és oxidáció, így különösen alkalmas 1100 °C feletti hőmérsékleten működő termikus folyamatokhoz.

Az ostyahajók szerkezete általában többrétegű, párhuzamos rácsos konfigurációval készül, amely egyszerre több tucat vagy akár több száz ostya befogadására is alkalmas. A SiC kerámiák előnyei a hőtágulási együtthatók szabályozásában kevésbé hajlamosak a termikus deformációra vagy mikrorepedésre a magas hőmérsékletű felfutási és lefutási folyamatok során. Ezenkívül a fémszennyeződés-tartalom szigorúan ellenőrizhető, jelentősen csökkentve a szennyeződés kockázatát magas hőmérsékleten. Emiatt kiválóan alkalmasak a tisztaságra rendkívül érzékeny folyamatokhoz, mint például az erősáramú eszközök, SiC MOSFET-ek, MEMS-ek és egyéb termékek gyártása.

A hagyományos kvarc ostyahajókhoz képest a szilícium-karbid kerámia ostyahajók élettartama általában 3-5-ször hosszabb magas hőmérsékletű, gyakori termikus ciklusok mellett. Nagyobb merevségük és deformációval szembeni ellenállásuk stabilabb szeletigazítást tesz lehetővé, ami javítja a hozamot. Ennél is fontosabb, hogy a SiC anyagok minimális méretváltozást tartanak fenn a gyakori fűtési és hűtési ciklusok során, csökkentve ezzel az ostyaélek széttöredezését vagy a részecskék leválását az ostyahajó deformációja miatt.

Ami a gyártást illeti, a szilícium-karbid ostyahajókat jellemzően reakciószintereléssel (RBSiC), sűrű szintereléssel (SSiC) vagy nyomással segített szintereléssel állítják elő. Egyes csúcskategóriás termékek precíziós CNC-megmunkálást és felületi polírozást is alkalmaznak, hogy megfeleljenek az ostyaszintű precíziós követelményeknek. A különböző gyártók képletszabályozásában, szennyeződéskezelésében és szinterezési folyamataiban mutatkozó technikai különbségek közvetlenül befolyásolják az ostyahajók végső teljesítményét.

Az ipari alkalmazásokban a szilícium-karbid kerámia ostyahajók fokozatosan a csúcsminőségű berendezések gyártóinak preferált választásává válnak a hőfeldolgozási folyamatokban, a hagyományos szilícium eszközöktől a harmadik generációs félvezető anyagokig. Nemcsak különféle hőfeldolgozó berendezésekhez, például függőleges csöves kemencékhez és vízszintes oxidációs kemencékhez alkalmasak, de stabil teljesítményük magas hőmérsékletű, erősen korrozív környezetben is erősebb garanciát nyújt a folyamatok konzisztenciájára és a berendezés kapacitására.

A szilícium-karbid kerámia ostyahajók fokozatos népszerűsítése jelzi a fejlett kerámia anyagok felgyorsulását, amelyek behatolnak a félvezető berendezések magtartó elemeibe. A hagyományos kvarcanyagokhoz képest a magas hőmérsékleti stabilitásban, szerkezeti merevségben és hőfáradás-ellenállóságban nyújtott előnyei megbízható anyagalapot biztosítanak a magasabb hőmérsékletek és a szigorúbb folyamatablakok folyamatos fejlődéséhez. Jelenleg a 6 hüvelykes és a 8 hüvelykes szilícium-karbid kerámia ostyahajókat széles körben használják a félvezetőiparban használt erőművek tömeggyártási hőkezelési folyamataiban. A 12 hüvelykes specifikációt fokozatosan vezetik be a csúcskategóriás folyamatokba és a fejlett gyártósorokba, így a berendezések és anyagok együttműködésének következő szakaszának fontos irányvonalává válik. Ugyanakkor a 2-4 hüvelykes ostyahajók továbbra is szerepet játszanak a kutatási platformokon és az olyan speciális folyamatok forgatókönyveiben, mint például a LED-es hordozó feldolgozása és a folyamatellenőrzés. A szilícium-karbid kerámia ostyahajók nagyobb előnyöket mutatnak majd a stabilitás, a méretszabályozás és az ostyakapacitás terén, ami elősegíti a kapcsolódó kerámiaanyag-technológia folyamatos fejlődését.