Qu'est-ce que le bateau à plaquettes en céramique en carbure de silicium (SiC) ?

Dans les processus de semi-conducteurs à haute température, la manipulation, le support et le traitement thermique des tranches reposent sur un composant de support spécial : le bateau à tranches. À mesure que les températures de processus augmentent et que les exigences en matière de propreté et de contrôle des particules augmentent, les bateaux à plaquettes de quartz traditionnels révèlent progressivement des problèmes tels qu'une durée de vie courte, des taux de déformation élevés et une mauvaise résistance à la corrosion.Bateaux à plaquettes en céramique en carbure de silicium (SiC)a émergé dans ce contexte et est devenu un acteur incontournable des équipements de traitement thermique haut de gamme.

Le carbure de silicium (SiC) est un matériau céramique technique qui combine une dureté élevée, une conductivité thermique élevée et une excellente stabilité chimique. Les céramiques SiC, formées par frittage à haute température, présentent non seulement une résistance supérieure aux chocs thermiques, mais maintiennent également une structure et une taille stables dans des environnements oxydants et corrosifs. En conséquence, lorsqu'il est fabriqué sous forme de bateau-plaquette, il peut supporter de manière fiable des processus à haute température tels que la diffusion, le recuit et l'oxydation, ce qui le rend particulièrement adapté aux processus thermiques fonctionnant à des températures supérieures à 1 100 °C.

La structure des bateaux à plaquettes est généralement conçue avec une configuration de grille parallèle multicouche, capable de contenir des dizaines, voire des centaines de plaquettes simultanément. Les avantages des céramiques SiC dans le contrôle des coefficients de dilatation thermique les rendent moins sujettes à la déformation thermique ou aux microfissures lors des processus d'augmentation et de descente à haute température. De plus, la teneur en impuretés métalliques peut être strictement contrôlée, réduisant ainsi considérablement les risques de contamination à haute température. Cela les rend parfaitement adaptés aux processus extrêmement sensibles à la propreté, tels que la fabrication de dispositifs électriques, de MOSFET SiC, de MEMS et d'autres produits.

Par rapport aux bateaux à plaquettes de quartz traditionnels, les bateaux à plaquettes en céramique de carbure de silicium ont généralement une durée de vie 3 à 5 fois plus longue dans des conditions de cycles thermiques fréquents et à haute température. Leur rigidité et leur résistance à la déformation plus élevées permettent un alignement plus stable des plaquettes, ce qui contribue à améliorer le rendement. Plus important encore, les matériaux SiC conservent des changements dimensionnels minimes lors de cycles fréquents de chauffage et de refroidissement, réduisant ainsi l'écaillage des bords de la tranche ou la perte de particules provoquée par la déformation du bateau de la tranche.

En termes de fabrication, les nacelles de plaquettes en carbure de silicium sont généralement produites par frittage par réaction (RBSiC), frittage dense (SSiC) ou frittage assisté par pression. Certains produits haut de gamme utilisent également un usinage CNC de précision et un polissage de surface pour répondre aux exigences de précision au niveau des plaquettes. Les différences techniques en matière de contrôle de formule, de gestion des impuretés et de processus de frittage entre les différents fabricants affectent directement les performances finales des bateaux à plaquettes.

Dans les applications industrielles, les wafers en céramique de carbure de silicium deviennent progressivement le choix préféré des fabricants d'équipements haut de gamme dans les processus de traitement thermique, depuis les dispositifs traditionnels en silicium jusqu'aux matériaux semi-conducteurs de troisième génération. Ils conviennent non seulement à divers équipements de traitement thermique, tels que les fours tubulaires verticaux et les fours d'oxydation horizontaux, mais leurs performances stables dans des environnements à haute température et hautement corrosifs offrent également des garanties plus solides en matière de cohérence du processus et de capacité de l'équipement.

La popularisation progressive des plaques de céramique en carbure de silicium marque l'accélération de l'utilisation de matériaux céramiques avancés pénétrant dans les composants de support de base des équipements semi-conducteurs. Par rapport aux matériaux à base de quartz traditionnels, leurs avantages en termes de stabilité à haute température, de rigidité structurelle et de résistance à la fatigue thermique constituent une base matérielle fiable pour l'évolution continue de températures plus élevées et de fenêtres de processus plus strictes. Actuellement, les bateaux à plaquettes céramiques en carbure de silicium de 6 et 8 pouces sont largement utilisés dans les processus de traitement thermique de production de masse des dispositifs électriques de l'industrie des semi-conducteurs. La spécification 12 pouces est progressivement introduite dans les processus haut de gamme et les lignes de production avancées, devenant ainsi une orientation importante pour la prochaine phase de collaboration en matière d'équipements et de matériaux. Dans le même temps, les bateaux à plaquettes de 2 à 4 pouces continuent de jouer un rôle dans les plates-formes de recherche et dans des scénarios de processus spécifiques, tels que le traitement des substrats LED et la vérification des processus. Les bateaux à plaquettes en céramique de carbure de silicium démontreront de plus grands avantages en termes de stabilité, de contrôle de la taille et de capacité des plaquettes, conduisant ainsi à l'évolution continue de la technologie des matériaux céramiques associée.