سیمی کنڈکٹر انڈسٹری میں ہائی تھرمل کنڈکٹیویٹی SiC سیرامکس کی مانگ کیوں بڑھ رہی ہے؟

فی الحال،سلکان کاربائیڈ (SiC)گھریلو اور بین الاقوامی سطح پر تھرمل کوندکٹو سیرامک ​​مواد میں تحقیق کا ایک انتہائی فعال علاقہ ہے۔ ایک نظریاتی تھرمل چالکتا کے ساتھ جو کرسٹل کی مخصوص اقسام کے لیے 270 W/mK تک پہنچ سکتی ہے،SiCغیر ترسیلی مواد میں سرفہرست اداکاروں میں شامل ہے۔ اس کی ایپلی کیشنز سیمی کنڈکٹر ڈیوائس سبسٹریٹس، ہائی تھرمل کنڈکٹیوٹی سیرامک ​​میٹریل، سیمی کنڈکٹر پروسیسنگ میں ہیٹر اور ہاٹ پلیٹس، جوہری ایندھن کے لیے کیپسول مواد، اور کمپریسر پمپوں میں ایئر ٹائٹ سیل پر پھیلی ہوئی ہیں۔

کیسا ہے؟سلیکون کاربائیڈسیمی کنڈکٹر انڈسٹری میں لاگو کیا؟

پیسنے والی پلیٹیں اور فکسچر سیمی کنڈکٹر انڈسٹری میں سلکان ویفرز کی تیاری میں ضروری عمل کا سامان ہیں۔ اگر پیسنے والی پلیٹیں کاسٹ آئرن یا کاربن اسٹیل سے بنائی جاتی ہیں، تو ان کی عمر کم ہوتی ہے اور تھرمل توسیع کا زیادہ گتانک ہوتا ہے۔ سلیکون ویفر پروسیسنگ کے دوران، خاص طور پر تیز رفتار پیسنے یا پالش کرنے کے دوران، ان پیسنے والی پلیٹوں کے پہننے اور تھرمل اخترتی کی وجہ سے سلیکون ویفرز کی چپٹی اور ہم آہنگی کو برقرار رکھنا مشکل ہو جاتا ہے۔ تاہم، سلیکون کاربائیڈ سیرامک ​​سے بنی پیسنے والی پلیٹیں زیادہ سختی اور کم لباس کی نمائش کرتی ہیں، جس میں تھرمل توسیع کا گتانک جو سلیکون ویفرز سے قریب سے ملتا ہے، تیز رفتار پیسنے اور پالش کرنے کے قابل بناتا ہے۔

مزید برآں، سلیکون ویفرز کی تیاری کے دوران، زیادہ درجہ حرارت کے ہیٹ ٹریٹمنٹ کی ضرورت ہوتی ہے، اکثر نقل و حمل کے لیے سلکان کاربائیڈ فکسچر استعمال کرتے ہیں۔ یہ فکسچر گرمی اور نقصان کے خلاف مزاحم ہیں اور کارکردگی کو بڑھانے، ویفر کو پہنچنے والے نقصان کو کم کرنے اور آلودگی کے پھیلاؤ کو روکنے کے لیے ہیرے نما کاربن (DLC) کے ساتھ لیپت کیا جا سکتا ہے۔ مزید برآں، تیسری نسل کے وسیع بینڈ گیپ سیمی کنڈکٹر مواد کے نمائندے کے طور پر، سلیکون کاربائیڈ سنگل کرسٹل وسیع بینڈ گیپ (سلیکان سے تقریباً تین گنا)، ہائی تھرمل چالکتا (سلیکون سے تقریباً 3.3 گنا یا 10 گنا) جیسی خصوصیات رکھتے ہیں۔ GaAs کی)، ہائی الیکٹران سنترپتی کی رفتار (سلیکان سے تقریباً 2.5 گنا)، اور ایک ہائی بریک ڈاؤن الیکٹرک فیلڈ (سلیکون سے تقریباً 10 گنا یا GaAs سے پانچ گنا)۔ سلکان کاربائیڈ ڈیوائسز عملی ایپلی کیشنز میں روایتی سیمی کنڈکٹر میٹریل ڈیوائسز کی خامیوں کی تلافی کرتی ہیں اور آہستہ آہستہ پاور سیمی کنڈکٹرز میں مرکزی دھارے میں شامل ہوتی جارہی ہیں۔

ہائی تھرمل چالکتا کا مطالبہ کیوں ہے؟سی سیرامکسبڑھتے ہوئے؟

مسلسل تکنیکی ترقی کے ساتھ، کے لئے مطالبہسلکان کاربائیڈ سیرامکسسیمی کنڈکٹر کی صنعت میں تیزی سے اضافہ ہو رہا ہے۔ اعلی تھرمل چالکتا سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ آلات کے اجزاء میں ان کے اطلاق کے لیے ایک اہم اشارے ہے، جس سے تحقیق کو اعلی تھرمل چالکتا بناتی ہے۔SiC سیرامکساہم جالی میں آکسیجن کے مواد کو کم کرنا، کثافت میں اضافہ، اور جالی میں دوسرے مرحلے کی تقسیم کو عقلی طور پر کنٹرول کرنا اس کی تھرمل چالکتا کو بڑھانے کے بنیادی طریقے ہیں۔سلکان کاربائیڈ سیرامکس.

فی الحال، اعلی تھرمل چالکتا پر تحقیقSiC سیرامکسچین محدود ہے اور عالمی معیارات سے کافی پیچھے ہے۔ مستقبل کی تحقیق کی سمتوں میں شامل ہیں:

کی تیاری کے عمل کی تحقیق کو مضبوط بناناSiC سیرامکپاؤڈر، اعلی پاکیزگی کی تیاری کے طور پر، کم آکسیجن SiC پاؤڈر اعلی تھرمل چالکتا کو حاصل کرنے کے لیے بنیادی ہےSiC سیرامکس.

سنٹرنگ ایڈز کے انتخاب اور نظریاتی تحقیق کو بڑھانا۔

اعلی درجے کے سنٹرنگ کا سامان تیار کرنا، کیونکہ ایک معقول مائیکرو اسٹرکچر حاصل کرنے کے لیے سنٹرنگ کے عمل کو منظم کرنا ہائی تھرمل چالکتا کے حصول کے لیے ضروری ہے۔SiC سیرامکس.

کون سے اقدامات تھرمل چالکتا کو بہتر بنا سکتے ہیں۔سی سیرامکس?

کی تھرمل چالکتا کو بہتر بنانے کی کلیدSiC سیرامکسفونون بکھرنے کی فریکوئنسی کو کم کرنا اور فونون کے اوسط مفت راستے کو بڑھانا ہے۔ کی porosity اور اناج کی حد کی کثافت کو کم کرکے یہ مؤثر طریقے سے حاصل کیا جا سکتا ہے۔SiC سیرامکس، SiC اناج کی حدود کی پاکیزگی کو بڑھانا، SiC جالی میں نجاست یا نقائص کو کم کرنا، اور SiC میں تھرمل ٹرانسپورٹ کیریئرز کو بڑھانا۔ فی الحال، سنٹرنگ ایڈز کی قسم اور مواد کو بہتر بنانا اور ہائی ٹمپریچر ہیٹ ٹریٹمنٹ تھرمل چالکتا کو بڑھانے کے لیے بنیادی اقدامات ہیں۔SiC سیرامکس.

سنٹرنگ ایڈز کی قسم اور مواد کو بہتر بنانا

ہائی تھرمل کنڈکٹیویٹی کی تیاری کے دوران مختلف سنٹرنگ ایڈز کو اکثر شامل کیا جاتا ہے۔SiC سیرامکس. ان sintering ایڈز کی قسم اور مواد کی تھرمل چالکتا کو نمایاں طور پر متاثر کرتی ہے۔SiC سیرامکس. مثال کے طور پر، Al2O3 سسٹم سنٹرنگ ایڈز میں Al یا O جیسے عناصر آسانی سے SiC جالی میں گھل سکتے ہیں، خالی جگہیں اور نقائص پیدا کر سکتے ہیں، اس طرح فونون کے بکھرنے کی فریکوئنسی میں اضافہ ہوتا ہے۔ مزید برآں، اگر sintering امدادی مواد بہت کم ہے تو، مواد sintering کے دوران کثافت نہیں کر سکتا، جبکہ زیادہ sintering امدادی مواد کی وجہ سے نجاستوں اور نقائص میں اضافہ ہو سکتا ہے۔ ضرورت سے زیادہ مائع فیز سنٹرنگ ایڈز ایس آئی سی اناج کی نشوونما کو بھی روک سکتے ہیں، فونون کا مطلب آزاد راستہ کو کم کر سکتے ہیں۔ لہذا، اعلی تھرمل چالکتا حاصل کرنے کے لئےSiC سیرامکس، کثافت کو یقینی بناتے ہوئے sintering امدادی مواد کو کم سے کم کرنا ضروری ہے، اور sintering aids کا انتخاب کریں جو SiC جالی میں آسانی سے حل نہ ہوں۔

فی الحال، گرم دبایاSiC سیرامکسBeO کو بطور sintering امداد استعمال کرنا سب سے زیادہ کمرے کے درجہ حرارت کی تھرمل چالکتا (270 W·m-1·K-1) کو ظاہر کرتا ہے۔ تاہم، BeO انتہائی زہریلا اور سرطان پیدا کرنے والا ہے، جس کی وجہ سے یہ لیبارٹریوں یا صنعت میں وسیع پیمانے پر استعمال کے لیے موزوں نہیں ہے۔ Y2O3-Al2O3 سسٹم میں 1760 ° C پر ایک eutectic نقطہ ہے اور یہ ایک عام مائع فیز سنٹرنگ ایڈ ہےSiC سیرامکس، لیکن چونکہ Al3+ آسانی سے SiC جالی میں گھل جاتا ہے،SiC سیرامکساس نظام کے ساتھ بطور سنٹرنگ ایڈ میں کمرے کا درجہ حرارت 200 W·m-1·K-1 سے کم ہوتا ہے۔

نایاب زمینی عناصر جیسے Y، Sm، Sc، Gd، اور La SiC جالی میں آسانی سے حل نہیں ہوتے ہیں اور ان میں آکسیجن سے زیادہ تعلق ہوتا ہے، جس سے SiC جالی میں آکسیجن کے مواد کو مؤثر طریقے سے کم کیا جاتا ہے۔ لہذا، Y2O3-RE2O3 (RE=Sm, Sc, Gd, La) نظام عام طور پر ہائی تھرمل کنڈکٹیویٹی (>200 W·m-1·K-1) کی تیاری کے لیے ایک سنٹرنگ امداد کے طور پر استعمال ہوتا ہے۔SiC سیرامکس. مثال کے طور پر، Y2O3-Sc2O3 سسٹم میں، Y3+ اور Si4+ کے درمیان آئنک انحراف نمایاں ہے، جو ٹھوس محلول کی تشکیل کو روکتا ہے۔ خالص SiC میں Sc کی حل پذیری 1800~2600°C کے درجہ حرارت پر نسبتاً کم ہے، تقریباً (2~3)×10^17 ایٹم·cm^-3۔

مختلف سنٹرنگ ایڈز کے ساتھ SiC سیرامکس کی تھرمل پراپرٹیز

ہائی ٹمپریچر ہیٹ ٹریٹمنٹ

کے اعلی درجہ حرارت گرمی کا علاجSiC سیرامکسجالیوں کے نقائص، نقل مکانی، اور بقایا تناؤ کو ختم کرنے میں مدد کرتا ہے، کچھ بے ساختہ ڈھانچے کو کرسٹل لائن میں تبدیل کرنے اور فونون کے بکھرنے کو کم کرنے میں مدد کرتا ہے۔ مزید برآں، اعلی درجہ حرارت کی گرمی کا علاج مؤثر طریقے سے SiC اناج کی نشوونما کو فروغ دیتا ہے، بالآخر مواد کی حرارتی خصوصیات کو بڑھاتا ہے۔ مثال کے طور پر، 1950 ° C پر ہائی ٹمپریچر ہیٹ ٹریٹمنٹ کے بعد، تھرمل ڈفیوزویٹیSiC سیرامکس83.03 mm2·s-1 سے بڑھ کر 89.50 mm2·s-1، اور کمرے کے درجہ حرارت کی تھرمل چالکتا 180.94 W·m-1·K-1 سے بڑھ کر 192.17 W·m-1·K-1 ہو گئی۔ ہائی ٹمپریچر ہیٹ ٹریٹمنٹ SiC کی سطح اور جالیوں پر سنٹرنگ ایڈز کی ڈی آکسیڈیشن صلاحیت کو نمایاں طور پر بہتر بناتا ہے اور SiC گرین کنکشن کو سخت کرتا ہے۔ اس کے نتیجے میں، کمرے کے درجہ حرارت کی تھرمل چالکتاSiC سیرامکساعلی درجہ حرارت گرمی کے علاج کے بعد خاص طور پر بڑھا ہوا ہے۔**

ہم Semicorex میں مہارت رکھتے ہیں۔سی سیرامکساور سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ میں لاگو دیگر سیرامک ​​مواد، اگر آپ کو کوئی پوچھ گچھ ہے یا اضافی تفصیلات کی ضرورت ہے، تو براہ کرم ہم سے رابطہ کرنے میں ہچکچاہٹ محسوس نہ کریں۔

رابطہ فون: +86-13567891907

ای میل: sales@semicorex.com