سیلیکون کاربید کنسول دست و پا

پارویی سیلیکون کاربید یک قطعه صنعتی با کارایی بالا مبتنی بر فناوری پیوند واکنشی SiC (RBSiC) است. این پارو برای سناریوهای سخت مانند پردازش ویفر نیمه‌هادی، پوشش‌دهی سلول‌های فتوولتائیک و رسوب بخار شیمیایی (CVD) در دمای بالا طراحی شده است. ساختار منحصر به فرد تک بازویی آن، همراه با ویژگی‌های مقاومتی شدید کاربید سیلیکون، می‌تواند همچنان دقت تغییر شکل در سطح میلی‌متر را در محیط با دمای بالای مداوم ۱۳۵۰ درجه سانتیگراد حفظ کند و به یک راه‌حل انقلابی برای جایگزینی کوارتز سنتی، آلیاژهای فلزی و سایر مواد تبدیل شود.

پیشرفت چشمگیر در مواد: بازسازی مهندسی کاربید سیلیکون

۱. معجزه‌ی کوچک فرآیند زینترینگ واکنشی

حدود 10 تا 15 درصد فاز سیلیکون آزاد در مرز دانه‌های پارویی کانتیلور از طریق فرآیند پخت واکنشی مذاب سیلیکون که به پیش‌ساز سیلیکونی نفوذ می‌کند، تشکیل می‌شود و یک ساختار سه بعدی درهم تنیده را تشکیل می‌دهد. این ریزساختار به آن چگالی 3.02 گرم بر سانتی‌متر مکعب، تخلخل کمتر از 0.1 درصد و استحکام خمشی تا 250 مگاپاسکال (20 درجه سانتیگراد) می‌دهد در حالی که وزن سبکی (40 درصد کمتر از فولاد ضد زنگ) را حفظ می‌کند، در حالی که مدول الاستیک 300 گیگاپاسکال را حتی در دمای 1200 درجه سانتیگراد حفظ می‌کند.

۲. تعادل نهایی پارامترهای ترمودینامیکی

ضریب انبساط حرارتی (CTE) کانتیلور دقیقاً در 4.5×10-6K-1 کنترل می‌شود که با ماده پوشش تجهیزات LPCVD (رسوب بخار شیمیایی کم‌فشار) بسیار مطابقت دارد تا تنش سطح مشترک ناشی از عدم تطابق حرارتی را کاهش دهد. رسانایی حرارتی آن در دمای 1200 درجه سانتیگراد به 45 وات بر (m·K) می‌رسد که می‌تواند به سرعت گرما را جذب کرده و از گرمای بیش از حد موضعی جلوگیری کند و با طراحی ثبت اختراع شده آرایه سوراخ اتلاف گرما، اختلاف دمای سینی ویفر کمتر از 2 درجه سانتیگراد بر متر مربع است.

مزیت فنی: جهش از آزمایشگاه به تولید انبوه

۱. طراحی تطبیقی ​​خودکار

ناحیه بار پارویی کنسول از یک ساختار پنجره‌ای مدولار (دقت دیافراگم ±0.05 میلی‌متر) استفاده می‌کند که از یک سیستم چنگش اتصال 12 محوره مجهز به ویفرهای 150-300 میلی‌متری و سازگار با بازوی ربات پشتیبانی می‌کند. انتهای ثابت با ضخامت دیواره گرادیان (δ₁=8.6 میلی‌متر تا δ₁ 4.8 میلی‌متر) مجهز شده است تا استحکام ساختاری تضمین شود و وزن کلی 22٪ در هر ₃ کاهش یابد تا الزامات پایداری دینامیکی در انتقال پرسرعت برآورده شود.

۲. انقلاب در کنترل آلودگی

با تولید درجا لایه غیرفعال SiO₂ با ضخامت 2-5 میکرومتر روی سطح، میزان رسوب یون‌های فلزی در تیغه کانتیلور در اتمسفر خورنده حاوی Cl₂، HF و یون‌های فلزی کمتر از 0.1 ppb است که 3 برابر کمتر از ماده آلومینا است. پس از 1000 آزمایش چرخه دمای بالا، تعداد ذرات سطحی که از آن جدا می‌شوند همیشه کمتر از 5 در هر متر مربع است که الزامات تمیزی کلاس 10 در تولید نیمه‌هادی‌ها را برآورده می‌کند.

جزئیات سریع:

۱. نام‌های دیگر: پاروی انتقال ویفر دمای بالا؛ وسیله نقلیه کانتیلور RBSiC؛ سکوی کانتیلور پوشش داده شده؛ کانتیلور یکپارچه SiC.

2 کاربرد: 

تولید نیمه‌هادی: انتقال ویفرها در کوره‌های انتشار، کوره‌های آنیل، کوره‌های اکسیداسیون و سایر تجهیزات.

پوشش فتوولتائیک: پشتیبانی از انتقال ویفر فرآیند PECVD سلول TOPCon/HJT،

۳. پارامترهای هسته: مقاومت خمشی ۳۸۰ مگاپاسکال (دمای اتاق) →۲۸۰ مگاپاسکال (۱۴۰۰ درجه سانتیگراد)، ضریب انبساط حرارتی ۴.۲×۱۰⁻⁶/℃ و نرخ خوردگی ۴۰٪ HF کمتر از ۰.۰۰۸ میلی‌متر در سال است. در اتمسفر بی‌اثر ۱۶۰۰ درجه سانتیگراد به طور مداوم قابل استفاده است، محیط اکسیداسیون ۱۴۰۰ درجه سانتیگراد، ۵۰۰ بار چرخه شوک حرارتی را پشتیبانی می‌کند.

تولید ویفر نیمه هادی

قفسه ویفر کوره نفوذی: در فرآیند آلایش فسفر/بور، ویفر سیلیکونی ۳۰۰ میلی‌متری تحت عملیات حرارتی ۱۲۵۰ درجه سانتی‌گراد / ۸ ساعت قرار می‌گیرد و متغیر شکل آن کمتر از ۰.۱ میلی‌متر بر متر است.

سینی رشد اپیتاکسیال: برای رسوب MOCVD لایه‌های اپیتاکسیال SiC، که از قرارگیری ویفرها در مقیاس نانو تحت خلاء 10-6 Torr پشتیبانی می‌کند.

تولید سلول‌های فتوولتائیک

پوشش PERC خودرو: در معرض بمباران پلاسمایی ۸۰۰ درجه سانتیگراد در تجهیزات PECVD، طول عمر آن بیش از ۵۰۰۰ بار افزایش یافته است که ۸ برابر بیشتر از مواد گرافیتی است.

تف‌جوشی لیزری TOPCon: با یک سیستم لیزری با پهنای پالس 10 نانوثانیه، دقت هم‌ترازی تف‌جوشی انتخابی لایه سیلیکون پلی‌کریستالی پشتی با ±3μm حاصل می‌شود.

۱. پیشرفت انقلابی در خواص مواد

پروانه‌ی کنسولی سیلیکون کاربید از فناوری سیلیکون کاربید تف‌جوشی واکنشی (RBSiC) بهره می‌برد و از طریق مذاب سیلیکون به ماتریس سیلیکون کاربید نفوذ می‌کند تا به ساختاری متراکم با تخلخل کمتر از 0.5٪ دست یابد. مقاومت خمشی آن تا 380 مگاپاسکال (دمای اتاق) است و همچنان در دمای بالای 1400 درجه سانتیگراد، مقاومت 280 مگاپاسکال را حفظ می‌کند.

۱. پایداری در محیط‌های بسیار سخت

مقاومت در برابر دمای بالا: دمای کار مداوم تا ۱۶۰۰ درجه سانتیگراد (اتمسفر بی‌اثر)، مقاومت کوتاه‌مدت تا دمای بالای آنی ۱۸۰۰ درجه سانتیگراد (مانند فرآیند پخت لیزری)، بدون خطر نرم شدن یا تغییر شکل.

مقاومت در برابر خوردگی: نرخ خوردگی اسیدهای قوی مانند HF، HCl و H₂SO₄ کمتر از 0.01 میلی‌متر در سال. طول عمر در محفظه‌های واکنش CVD حاوی Cl₂/O₂ در مقایسه با مواد گرافیتی 5 تا 8 برابر افزایش یافته است.

مقاومت در برابر شوک حرارتی: چرخه تغییر دمای سریع ۱۴۰۰℃ ↔ ۲۵℃ (ΔT=1375℃)، بدون ترک خوردگی یا کاهش مقاومت پس از ۵۰۰ چرخه.