Kísilkarbíð (SiC) er merkilegt efnasamband sem finnst bæði í hálfleiðaraiðnaðinum og í háþróaðri keramikframleiðslu. Þetta leiðir oft til ruglings meðal leikmanna sem kunna að rugla því saman við sömu tegund vöru. Í raun og veru, þótt efnasamsetning SiC sé eins, birtist það annað hvort sem slitþolið háþróað keramik eða skilvirkir hálfleiðarar, sem gegna gjörólíku hlutverki í iðnaðarnotkun. Mikill munur er á keramik- og hálfleiðara-SiC efnum hvað varðar kristalbyggingu, framleiðsluferli, afköst og notkunarsvið.
- Mismunandi hreinleikakröfur fyrir hráefni
Keramik-gæða SiC hefur tiltölulega vægar hreinleikakröfur fyrir dufthráefni sitt. Venjulega geta vörur í iðnaðargæðaflokki með 90%-98% hreinleika uppfyllt flestar þarfir, þó að hágæða byggingarkeramik geti þurft 98%-99,5% hreinleika (t.d. þarf hvarfbundið SiC stýrt innihald frís kísils). Það þolir ákveðin óhreinindi og notar stundum vísvitandi sintrunarhjálparefni eins og áloxíð (Al₂O₃) eða yttríumoxíð (Y₂O₃) til að bæta sintrunarafköst, lækka sintrunarhita og auka lokaþéttleika vörunnar.
Hálfleiðara-gæða SiC krefst nær fullkomins hreinleikastigs. Einkristalla SiC í undirlagsgerð krefst ≥99,9999% (6N) hreinleika, en sumar háþróaðar notkunarmöguleikar þurfa 7N (99,99999%) hreinleika. Epísk lög verða að viðhalda óhreinindaþéttni undir 10¹⁶ atómum/cm³ (forðast sérstaklega djúp óhreinindi eins og B, Al og V). Jafnvel snefilmagn af óhreinindum eins og járni (Fe), ál (Al) eða bór (B) geta haft alvarleg áhrif á rafmagnseiginleika með því að valda dreifingu flutningsaðila, draga úr styrk bilunarsviðs og að lokum skerða afköst og áreiðanleika tækisins, sem krefst strangrar óhreinindastjórnunar.
Kísilkarbíð hálfleiðaraefni
- Sérstök kristalbygging og gæði
Keramik-gradd SiC er aðallega til sem fjölkristallað duft eða sintruð efni sem eru samsett úr fjölmörgum handahófskenndum SiC örkristöllum. Efnið getur innihaldið margar fjölgerðir (t.d. α-SiC, β-SiC) án þess að strangt eftirlit sé með tilteknum fjölgerðum, heldur er áhersla lögð á heildarþéttleika og einsleitni efnisins. Innri uppbygging þess einkennist af ríkulegum kornamörkum og smásæjum svigrúmum og getur innihaldið sintrunarhjálparefni (t.d. Al₂O₃, Y₂O₃).
Hálfleiðara-gæða SiC verður að vera einkristallað undirlag eða epitaxial lög með mjög skipulögðum kristalbyggingum. Það krefst sérstakra fjölgerða sem fengnar eru með nákvæmum kristalvaxtartækni (t.d. 4H-SiC, 6H-SiC). Rafmagnseiginleikar eins og hreyfanleiki rafeinda og bandbil eru afar viðkvæmir fyrir vali á fjölgerð, sem krefst strangs eftirlits. Eins og er er 4H-SiC ráðandi á markaðnum vegna framúrskarandi rafmagnseiginleika sinna, þar á meðal mikillar hreyfanleika flutningsaðila og styrks bilunarsviðs, sem gerir það tilvalið fyrir raftæki.
- Samanburður á flækjustigi ferla
Keramik-gráðu SiC notar tiltölulega einföld framleiðsluferli (duftframleiðsla → mótun → sintrun), sem er hliðstætt „múrsteinsframleiðslu“. Ferlið felur í sér:
- Að blanda saman SiC dufti af iðnaðargráðu (venjulega míkronstærð) við bindiefni
- Mótun með pressun
- Háhitasintrun (1600-2200°C) til að ná fram þéttingu með agnadreifingu
Flest forrit geta verið fullnægjandi með >90% eðlisþyngd. Allt ferlið krefst ekki nákvæmrar vaxtarstýringar á kristöllum, heldur er áherslan lögð á mótun og samkvæmni í sintrun. Kostirnir eru meðal annars sveigjanleiki í ferlinu fyrir flókin form, þó með tiltölulega lægri hreinleikakröfum.
Hálfleiðara-gæða SiC felur í sér mun flóknari ferli (undirbúningur dufts með mikilli hreinleika → vöxtur eins kristalls undirlags → útfelling epitaxial skífu → smíði tækja). Lykil skref eru meðal annars:
- Undirbúningur undirlags aðallega með gufuflutningsaðferð (PVT)
- Sublimering SiC dufts við öfgakenndar aðstæður (2200-2400°C, hátt lofttæmi)
- Nákvæm stjórnun á hitastigshalla (±1°C) og þrýstingsbreytum
- Vöxtur epitaxiallags með efnafræðilegri gufuútfellingu (CVD) til að búa til einsleitt þykk, efnuð lög (venjulega frá nokkrum til tugum míkrona)
Allt ferlið krefst afarhreins umhverfis (t.d. hreinrýma af flokki 10) til að koma í veg fyrir mengun. Einkennandi fyrir ferlið eru meðal annars mikil nákvæmni, sem krefst stjórnunar á hitasviðum og gasflæði, með ströngum kröfum um bæði hreinleika hráefnis (>99,9999%) og háþróaðan búnað.
- Mikilvægur kostnaðarmunur og markaðsstefnur
Eiginleikar SiC úr keramikgæði:
- Hráefni: Duft í atvinnuskyni
- Tiltölulega einföld ferli
- Lágt verð: Þúsundir til tugir þúsunda RMB á tonn
- Víðtæk notkunarsvið: Slípiefni, eldföst efni og aðrar kostnaðarnæmar atvinnugreinar
Eiginleikar SiC í hálfleiðaraflokki:
- Langir vaxtarhringir undirlagsins
- Krefjandi gallastjórnun
- Lágt ávöxtunarhlutfall
- Hár kostnaður: Þúsundir Bandaríkjadala á 6 tommu undirlag
- Markaðir sem eru áhersla lagður á: Háafkastamiklar rafeindatækni eins og aflgjafar og RF íhlutir
Með hraðri þróun nýrra orkugjafa og 5G samskipta er eftirspurn á markaði að aukast gríðarlega.
- Aðgreindar umsóknaraðstæður
Keramik-graded SiC þjónar sem „iðnaðarvinnuhestur“ fyrst og fremst fyrir byggingarframkvæmdir. Með því að nýta framúrskarandi vélræna eiginleika sína (mikil hörku, slitþol) og hitaeiginleika (mikil hitaþol, oxunarþol) skara það fram úr í:
- Slípiefni (slípiskífur, sandpappír)
- Eldföst efni (fóðring ofna sem þolir háan hita)
- Slitþolnir/tæringarþolnir íhlutir (dæluhús, pípulagnir)
Uppbyggingarhlutar úr kísilkarbíði úr keramik
Hálfleiðara-SiC er „rafeindaelítan“ og nýtir sér eiginleika sína í hálfleiðurum með breitt bandbil til að sýna fram á einstaka kosti í rafeindatækjum:
- Rafmagnstæki: Rafknúnir inverterar, raforkubreytar (sem bæta skilvirkni orkubreytingar)
- RF tæki: 5G grunnstöðvar, ratsjárkerfi (sem gerir kleift að nota hærri rekstrartíðni)
- Ljósleiðir: Undirlagsefni fyrir bláar LED ljósdíóður
200 millimetra SiC epitaxial skífa
| Stærð | Keramik-gráðu SiC | Hálfleiðara-gæða SiC |
| Kristalbygging | Fjölkristallað, margar fjölgerðir | Einkristall, stranglega valdar fjölgerðir |
| Ferlisfókus | Þéttingarmyndun og lögunarstjórnun | Gæðaeftirlit með kristöllum og rafmagnseiginleikum |
| Forgangsröðun á afköstum | Vélrænn styrkur, tæringarþol, hitastöðugleiki | Rafmagnseiginleikar (bandgap, bilunarsvið o.s.frv.) |
| Umsóknarsviðsmyndir | Byggingaríhlutir, slitþolnir hlutar, íhlutir sem þolir háan hita | Háaflstæki, hátíðnitæki, ljósfræðileg tæki |
| Kostnaðardrifkraftar | Sveigjanleiki í ferli, kostnaður við hráefni | Vaxtarhraði kristalsins, nákvæmni búnaðar, hreinleiki hráefnis |
Í stuttu máli má segja að grundvallarmunurinn stafi af mismunandi virkni þeirra: SiC í keramikgæði notar „form (byggingu)“ en SiC í hálfleiðurum notar „eiginleika (rafmagns). Hið fyrra stefnir að hagkvæmri vélrænni/varmafræðilegri afköstum, en hið síðara er hápunktur efnisframleiðslutækni sem hágæða, einkristallað virkt efni. Þótt keramikgæði og hálfleiðaragæði SiC deili sama efnafræðilega uppruna, sýna þau greinilegan mun á hreinleika, kristalbyggingu og framleiðsluferlum - en bæði leggja þau verulegt af mörkum til iðnaðarframleiðslu og tækniframfara á sínu sviði.
XKH er hátæknifyrirtæki sem sérhæfir sig í rannsóknum og þróun og framleiðslu á kísilkarbíði (SiC) efnum og býður upp á sérsniðna þróun, nákvæma vinnslu og yfirborðsmeðferð, allt frá hágæða SiC keramik til hálfleiðara SiC kristalla. Með því að nýta sér háþróaða undirbúningstækni og snjallar framleiðslulínur býður XKH upp á SiC vörur og lausnir með stillanlegri afköstum (90%-7N hreinleiki) og uppbyggingustýrðum (fjölkristalla/einkristalla) fyrir viðskiptavini í hálfleiðurum, nýrri orku, geimferðum og öðrum framsæknum sviðum. Vörur okkar eru mikið notaðar í hálfleiðarabúnaði, rafknúnum ökutækjum, 5G fjarskiptum og skyldum atvinnugreinum.
Eftirfarandi eru kísilkarbíð keramik tæki framleidd af XKH.
Birtingartími: 30. júlí 2025