¿Qué es el barco de oblea de cerámica de carburo de silicio (SiC)?

En los procesos de semiconductores a alta temperatura, la manipulación, el soporte y el tratamiento térmico de las obleas dependen de un componente de soporte especial: el barco de la oblea. A medida que aumentan las temperaturas del proceso y aumentan los requisitos de limpieza y control de partículas, las obleas de cuarzo tradicionales revelan gradualmente problemas como una vida útil corta, altas tasas de deformación y poca resistencia a la corrosión.Barcos de oblea de cerámica de carburo de silicio (SiC)surgió en este contexto y se ha convertido en un proveedor clave en equipos de procesamiento térmico de alta gama.

El carburo de silicio (SiC) es un material cerámico de ingeniería que combina alta dureza, alta conductividad térmica y excelente estabilidad química. Las cerámicas de SiC, formadas mediante sinterización a alta temperatura, no solo exhiben una resistencia superior al choque térmico sino que también mantienen una estructura y un tamaño estables en ambientes oxidantes y corrosivos. Como resultado, cuando se fabrica en forma de oblea, puede soportar de manera confiable procesos de alta temperatura como difusión, recocido y oxidación, lo que lo hace particularmente adecuado para procesos térmicos que operan a temperaturas superiores a 1100 °C.

La estructura de los barcos de obleas suele estar diseñada con una configuración de rejilla paralela de múltiples capas, capaz de contener docenas o incluso cientos de obleas simultáneamente. Las ventajas de las cerámicas de SiC para controlar los coeficientes de expansión térmica las hacen menos propensas a la deformación térmica o microfisuras durante los procesos de aumento y reducción de alta temperatura. Además, el contenido de impurezas metálicas se puede controlar estrictamente, lo que reduce significativamente los riesgos de contaminación a altas temperaturas. Esto los hace muy adecuados para procesos extremadamente sensibles a la limpieza, como la fabricación de dispositivos de potencia, MOSFET de SiC, MEMS y otros productos.

En comparación con los barcos de oblea de cuarzo tradicionales, los barcos de oblea de cerámica de carburo de silicio suelen tener una vida útil de 3 a 5 veces más en condiciones de ciclos térmicos frecuentes y de alta temperatura. Su mayor rigidez y resistencia a la deformación permiten una alineación más estable de las obleas, lo que ayuda a mejorar el rendimiento. Más importante aún, los materiales de SiC mantienen cambios dimensionales mínimos durante los frecuentes ciclos de calentamiento y enfriamiento, lo que reduce el desconchado de los bordes de la oblea o el desprendimiento de partículas causado por la deformación del barco de la oblea.

En términos de fabricación, las obleas de carburo de silicio se producen normalmente mediante sinterización por reacción (RBSiC), sinterización densa (SSiC) o sinterización asistida por presión. Algunos productos de alta gama también utilizan mecanizado CNC de precisión y pulido de superficies para cumplir con los requisitos de precisión a nivel de oblea. Las diferencias técnicas en el control de fórmulas, gestión de impurezas y procesos de sinterización entre diferentes fabricantes afectan directamente el rendimiento final de las obleas.

En aplicaciones industriales, las obleas de cerámica de carburo de silicio se están convirtiendo gradualmente en la opción preferida de los fabricantes de equipos de alta gama en procesos de procesamiento térmico, desde dispositivos de silicio tradicionales hasta materiales semiconductores de tercera generación. No solo son adecuados para diversos equipos de procesamiento térmico, como hornos tubulares verticales y hornos de oxidación horizontal, sino que su rendimiento estable en ambientes altamente corrosivos y de alta temperatura también proporciona garantías más sólidas para la consistencia del proceso y la capacidad del equipo.

La popularización gradual de las obleas cerámicas de carburo de silicio marca la aceleración de la penetración de materiales cerámicos avanzados en los componentes de soporte centrales de los equipos semiconductores. En comparación con los materiales de cuarzo tradicionales, sus ventajas en cuanto a estabilidad a altas temperaturas, rigidez estructural y resistencia a la fatiga térmica proporcionan una base material confiable para la evolución continua de temperaturas más altas y ventanas de proceso más estrictas. Actualmente, las obleas cerámicas de carburo de silicio de 6 y 8 pulgadas se utilizan ampliamente en los procesos de tratamiento térmico de producción en masa de dispositivos de potencia en la industria de semiconductores. La especificación de 12 pulgadas se está introduciendo gradualmente en procesos de alta gama y líneas de producción avanzadas, convirtiéndose en una dirección importante para la siguiente fase de colaboración de equipos y materiales. Al mismo tiempo, los barcos de oblea de 2 a 4 pulgadas continúan desempeñando un papel en plataformas de investigación y escenarios de procesos específicos, como el procesamiento de sustratos LED y la verificación de procesos. Los barcos de oblea de cerámica de carburo de silicio demostrarán mayores ventajas en estabilidad, control de tamaño y capacidad de oblea, impulsando la evolución continua de la tecnología de materiales cerámicos relacionados.