반도체 산업에서 고열 전도성 SiC 세라믹에 대한 수요가 증가하는 이유는 무엇입니까?

현재,탄화규소(SiC)열전도성 세라믹 소재에 대한 국내외 연구가 활발히 진행되고 있는 분야입니다. 특정 결정 유형에 대해 최대 270W/mK에 도달할 수 있는 이론적인 열전도율을 제공합니다.SiC비전도성 소재 분야에서 최고의 성능을 발휘하는 업체 중 하나입니다. 그 응용 분야는 반도체 장치 기판, 열전도율이 높은 세라믹 재료, 반도체 공정의 히터 및 핫 플레이트, 핵 연료용 캡슐 재료, 압축기 펌프의 기밀 씰 등입니다.

어때?실리콘 카바이드반도체 산업에 적용되나요?

그라인딩 플레이트와 고정 장치는 반도체 산업에서 실리콘 웨이퍼 생산에 필수적인 공정 장비입니다. 연삭판을 주철이나 탄소강으로 만든 경우 수명이 짧고 열팽창 계수가 높은 경향이 있습니다. 실리콘 웨이퍼 가공 중, 특히 고속 연삭 또는 연마 중에 이러한 연삭 플레이트의 마모 및 열 변형으로 인해 실리콘 웨이퍼의 평탄도와 평행도를 유지하는 것이 어려워집니다. 그러나 탄화규소 세라믹으로 만든 연삭판은 경도가 높고 마모가 적으며 열팽창 계수가 실리콘 웨이퍼와 거의 일치하므로 고속 연삭 및 연마가 가능합니다.

더욱이, 실리콘 웨이퍼 생산 중에는 고온 열처리가 필요하며, 운송을 위해 탄화규소 고정 장치를 사용하는 경우가 많습니다. 이러한 고정 장치는 열과 손상에 강하고 DLC(다이아몬드 유사 탄소)로 코팅하여 성능을 향상시키고 웨이퍼 손상을 완화하며 오염 확산을 방지할 수 있습니다. 또한 탄화규소 단결정은 3세대 와이드 밴드갭 반도체 소재의 대표적인 소재로 넓은 밴드갭(실리콘의 약 3배), 높은 열전도율(실리콘의 약 3.3배, 실리콘의 10배) 등의 특성을 갖고 있다. GaAs), 높은 전자 포화 속도(실리콘의 약 2.5배), 높은 항복 전기장(실리콘의 약 10배 또는 GaAs의 5배)을 갖습니다. 탄화규소 소자는 실제 응용 분야에서 기존 반도체 소재 소자의 단점을 보완해 점차 전력반도체 분야의 주류로 자리잡고 있다.

높은 열전도율이 요구되는 이유SiC 세라믹급상승?

지속적인 기술 발전으로 수요가 증가하고 있는탄화규소 세라믹스반도체 산업의 성장세가 가파르게 증가하고 있다. 높은 열전도율은 반도체 제조 장비 부품에 적용하기 위한 중요한 지표로, 높은 열전도율에 대한 연구가 활발히 진행되고 있습니다.SiC 세라믹중대한. 격자의 산소 함량을 줄이고 밀도를 높이며 격자 내 두 번째 상의 분포를 합리적으로 제어하는 ​​것이 열전도율을 높이는 주요 방법입니다.탄화규소 세라믹스.

현재 높은 열전도율에 대한 연구SiC 세라믹중국에서는 제한적이며 글로벌 표준보다 크게 뒤떨어져 있습니다. 향후 연구 방향은 다음과 같습니다.

준비과정 연구 강화SiC 세라믹고순도, 저산소 SiC 분말 제조는 높은 열전도도 달성의 기본입니다.SiC 세라믹.

소결 보조제의 선택 및 이론적 연구를 강화합니다.

높은 열전도도를 얻기 위해서는 합리적인 미세구조를 얻기 위해 소결 공정을 조절하는 것이 필수적이므로 고급 소결 장비 개발이 필수적입니다.SiC 세라믹.

열전도율을 향상시킬 수 있는 조치는 무엇입니까?SiC 세라믹?

열전도율 향상의 핵심SiC 세라믹포논 산란 빈도를 줄이고 포논의 평균 자유 경로를 늘리는 것입니다. 이는 다공성과 결정립계 밀도를 줄임으로써 효과적으로 달성할 수 있습니다.SiC 세라믹, SiC 결정립계의 순도를 향상시키고, SiC 격자의 불순물이나 결함을 최소화하며, SiC의 열 전달 캐리어를 증가시킵니다. 현재 소결조제의 종류와 함량을 최적화하는 것과 고온 열처리는 열전도율을 높이는 일차적 방안이다.SiC 세라믹.

소결조제의 종류와 함량 최적화

고열전도율 제품을 제조하는 과정에서 다양한 소결조제가 첨가되는 경우가 많습니다.SiC 세라믹. 이러한 소결조제의 종류와 함량은 열전도율에 큰 영향을 미칩니다.SiC 세라믹. 예를 들어, Al2O3 시스템 소결 보조제의 Al 또는 O와 같은 원소는 SiC 격자에 쉽게 용해되어 공극과 결함을 생성하여 포논 산란 빈도를 증가시킬 수 있습니다. 또한, 소결조제의 함량이 너무 낮으면 소결 시 재료의 치밀화가 이루어지지 않을 수 있으며, 소결조제의 함량이 높으면 불순물과 결함이 증가할 수 있다. 과도한 액상 소결 보조제는 SiC 입자 성장을 억제하여 포논 평균 자유 경로를 감소시킬 수도 있습니다. 따라서 높은 열전도율을 얻기 위해서는SiC 세라믹, 치밀화를 보장하면서 소결조제 함량을 최소화하고, SiC 격자에 쉽게 용해되지 않는 소결조제를 선택하는 것이 필요하다.

현재 핫프레스 방식으로SiC 세라믹BeO를 소결조제로 사용한 경우 가장 높은 상온 열전도도(270W·m-1·K-1)를 나타냈습니다. 그러나 BeO는 독성이 높고 발암성이 높기 때문에 실험실이나 산업 분야에서 널리 사용하기에는 부적합합니다. Y2O3-Al2O3 시스템은 1760°C에서 공융점을 가지며 일반적인 액상 소결 보조제입니다.SiC 세라믹그러나 Al3+는 SiC 격자에 쉽게 용해되기 때문에SiC 세라믹이 시스템을 소결 보조제로 사용하면 실온 열전도율이 200W·m-1·K-1 미만입니다.

Y, Sm, Sc, Gd 및 La와 같은 희토류 원소는 SiC 격자에 쉽게 용해되지 않으며 산소 친화도가 높아 SiC 격자의 산소 함량을 효과적으로 감소시킵니다. 따라서 Y2O3-RE2O3 (RE=Sm, Sc, Gd, La) 시스템은 고열전도율(>200 W·m-1·K-1)을 제조하기 위한 소결조제로 흔히 사용된다.SiC 세라믹. 예를 들어, Y2O3-Sc2O3 시스템에서는 Y3+와 Si4+ 사이의 이온 편차가 커서 고용체 형성을 방지합니다. 순수 SiC에서 Sc의 용해도는 1800~2600°C의 온도에서 약 (2~3)×10^17 원자·cm^-3으로 상대적으로 낮습니다.

다양한 소결조제를 사용한 SiC 세라믹의 열적 특성

고온 열처리

고온 열처리SiC 세라믹격자 결함, 전위 및 잔류 응력을 제거하여 일부 비정질 구조를 결정질 구조로 변환하고 포논 산란을 줄이는 데 도움이 됩니다. 또한 고온 열처리는 SiC 입자 성장을 효과적으로 촉진하여 궁극적으로 재료의 열적 특성을 향상시킵니다. 예를 들어, 1950°C에서 고온 열처리 후의 열확산율은 다음과 같습니다.SiC 세라믹83.03mm2·s-1에서 89.50mm2·s-1로 증가하였고, 상온 열전도율은 180.94W·m-1·K-1에서 192.17W·m-1·K-1로 증가하였다. 고온 열처리는 SiC 표면과 격자에 있는 소결 보조제의 탈산 능력을 크게 향상시키고 SiC 입자 연결을 강화합니다. 결과적으로 상온 열전도도는SiC 세라믹고온 열처리 후 눈에 띄게 향상되었습니다.**

Semicorex는 다음을 전문으로 합니다.SiC 세라믹반도체 제조에 적용되는 기타 세라믹 재료에 대해 문의 사항이 있거나 추가 세부 정보가 필요하시면 언제든지 문의해 주시기 바랍니다.

전화번호: +86-13567891907

이메일: sales@semicorex.com