Que sont les céramiques en carbure de silicium?

Dans l'industrie des semi-conducteurs en plein essor d'aujourd'hui, les composants en céramique semi-conducteurs ont obtenu une position vitale dans l'équipement de semi-conducteur en raison de leurs propriétés uniques. Plongeons ces composants critiques.

Ⅰ.Quels matériaux sont utilisés dans les composants en céramique semi-conducteurs?

(1) ‌Alumina Céramiques (al₂o₃) ‌

La céramique en alumine est le «cheval de bataille» pour la fabrication de composants en céramique. Ils présentent d'excellentes propriétés mécaniques, des points de fusion ultra-élevés et de la dureté, une résistance à la corrosion, une forte stabilité chimique, une résistivité élevée et une isolation électrique supérieure. Ils sont couramment utilisés pour fabriquer des plaques de polissage, des mandrins sous vide, des bras en céramique et des pièces similaires.

(2) Céramiques de nitrure d'aluminium (ALN) ‌

Les céramiques de nitrure en aluminium présentent une conductivité thermique élevée, un coefficient de dilatation thermique correspondant à celui du silicium et une faible constante diélectrique et une perte. Avec des avantages tels que le point de fusion élevé, la dureté, la conductivité thermique et l'isolation, ils sont principalement utilisés dans les substrats disposant de la chaleur, les buses de céramique et les enfants électrostatiques.

(3) Céramique ‌yttria (y₂o₃) ‌

La céramique Yttria possède un point de fusion élevé, une excellente stabilité chimique et photochimique, une faible énergie phonon, une conductivité thermique élevée et une bonne transparence. Dans l'industrie des semi-conducteurs, ils sont souvent combinés avec des céramiques d'alumine - par exemple, les revêtements yttria sont appliqués aux céramiques d'alumine pour produire des fenêtres en céramique.

(4) ‌ céramique de nitrure de silicon (si₃n₄) ‌

Les céramiques de nitrure de silicium sont caractérisées par un point de fusion élevé, une dureté exceptionnelle, une stabilité chimique, un coefficient de dilatation thermique faible, une conductivité thermique élevée et une forte résistance aux chocs thermiques. Ils maintiennent une résistance à l'impact exceptionnel et une résistance inférieure à 1200 ° C, ce qui les rend idéales pour les substrats en céramique, les crochets porteurs de charge, les épingles de positionnement et les tubes en céramique.

(5) ‌ céramique en carbure de SILICON (sic) ‌

La céramique en carbure de silicium, ressemblant au diamant dans les propriétés, sont des matériaux légers, ultra-durs et à haute résistance. Avec des performances complètes exceptionnelles, une résistance à l'usure et une résistance à la corrosion, ils sont largement utilisés dans les sièges de soupape, les roulements coulissants, les brûleurs, les buses et les échangeurs de chaleur.

(6) ‌zirconia céramique (zro₂) ‌

La céramique en zircone offre une résistance mécanique élevée, une résistance à la chaleur, une résistance acide / alcaline et une excellente isolation. Sur la base du contenu en zircone, ils sont classés en:

● Céramique de précision‌ (contenu supérieur à 99,9%, utilisé pour les substrats de circuits intégrés et les matériaux isolants à haute fréquence).

● Céramique ordinaire‌ (pour les produits en céramique à usage général).

Ⅱ.Caractéristiques structurelles des composants en céramique semi-conducteurs

(1) Céramique dense‌

Les céramiques denses sont largement utilisées dans l'industrie des semi-conducteurs. Ils atteignent la densification en minimisant les pores et sont préparés via des méthodes telles que le frittage de réaction, le frittage sans pression, le frittage en phase liquide, le pressage chaud et le pressage isostatique chaud.

(2) Céramique poreuse‌

Contrairement à la céramique dense, les céramiques poreuses contiennent un volume contrôlé de vides. Ils sont classés par la taille des pores en céramiques microporeuses, mésoporeuses et macroporeuses. Avec une faible densité en vrac, une structure légère, une grande surface spécifique, des propriétés efficaces de filtration / isolation thermique / d'amortissement acoustique et de performances chimiques / physiques stables, elles sont utilisées pour fabriquer divers composants dans l'équipement semi-conducteur.

Ⅲ.Comment se forment les céramiques semi-conductrices?

Il existe différentes méthodes de moulage pour les produits en céramique, et les méthodes de moulage couramment utilisées pour les pièces en céramique semi-conductrices sont les suivantes:

Ⅳ.Méthodes de frittage des composants céramiques semi-conducteurs‌

1.‌ gâteau à l'état solaire‌

Atteint la densification par le transport de masse sans phases liquides, adaptée aux céramiques de haute pureté‌.

2.‌ gaspillage en phase liquide‌

Utilise des phases liquides transitoires pour améliorer la densification mais risque les phases de verre à limite des grains qui dégradent les performances à haute température‌.

3.‌ Synthèse à haute température (SHS) ‌ ‌

S'appuie sur des réactions exothermiques pour une synthèse rapide, particulièrement efficace pour les composés non stoichiométriques‌.

4.‌microwave Sinterring‌

Permet un chauffage uniforme et un traitement rapide, améliorant les propriétés mécaniques dans la céramique à l'échelle submicronique‌.

5.‌ frittage du plasma à carreaux (SPS) ‌

Combine les courants électriques pulsés et la pression pour une densification ultra-rapide, idéale pour les matériaux à haute performance‌.

6.‌flash frittage‌

Applique des champs électriques pour atteindre une densification à basse température avec une croissance supprimée des grains‌.

7. ‌cold frittage‌

Utilise des solvants transitoires et de la pression pour une consolidation à basse température, critique pour les matériaux sensibles à la température‌.

8. ‌consieur le frittage‌

Améliore la densification et la résistance interfaciale par pression dynamique, réduisant la porosité résiduelle‌