सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) हे एक उल्लेखनीय संयुग आहे जे अर्धवाहक उद्योग आणि प्रगत सिरेमिक उत्पादनांमध्ये आढळू शकते. यामुळे सामान्य लोकांमध्ये अनेकदा गोंधळ निर्माण होतो आणि ते त्यांना एकाच प्रकारचे उत्पादन समजू शकतात. प्रत्यक्षात, समान रासायनिक रचना सामायिक करताना, SiC एकतर पोशाख-प्रतिरोधक प्रगत सिरेमिक किंवा उच्च-कार्यक्षमता अर्धवाहक म्हणून प्रकट होते, जे औद्योगिक अनुप्रयोगांमध्ये पूर्णपणे भिन्न भूमिका बजावतात. क्रिस्टल रचना, उत्पादन प्रक्रिया, कार्यप्रदर्शन वैशिष्ट्ये आणि अनुप्रयोग क्षेत्रांच्या बाबतीत सिरेमिक-ग्रेड आणि सेमीकंडक्टर-ग्रेड SiC मटेरियलमध्ये महत्त्वपूर्ण फरक आहेत.
- कच्च्या मालासाठी वेगवेगळ्या शुद्धतेच्या आवश्यकता
सिरेमिक-ग्रेड SiC मध्ये त्याच्या पावडर फीडस्टॉकसाठी तुलनेने सौम्य शुद्धता आवश्यकता असतात. सामान्यतः, 90%-98% शुद्धता असलेली व्यावसायिक-ग्रेड उत्पादने बहुतेक अनुप्रयोग गरजा पूर्ण करू शकतात, जरी उच्च-कार्यक्षमता असलेल्या स्ट्रक्चरल सिरेमिकसाठी 98%-99.5% शुद्धता आवश्यक असू शकते (उदा., प्रतिक्रिया-बंधित SiC ला नियंत्रित मुक्त सिलिकॉन सामग्रीची आवश्यकता असते). ते काही अशुद्धता सहन करते आणि कधीकधी सिंटरिंग कामगिरी सुधारण्यासाठी, सिंटरिंग तापमान कमी करण्यासाठी आणि अंतिम उत्पादन घनता वाढविण्यासाठी जाणूनबुजून अॅल्युमिनियम ऑक्साईड (Al₂O₃) किंवा यट्रियम ऑक्साईड (Y₂O₃) सारख्या सिंटरिंग एड्सचा समावेश करते.
सेमीकंडक्टर-ग्रेड SiC ला जवळजवळ परिपूर्ण शुद्धता पातळीची आवश्यकता असते. सब्सट्रेट-ग्रेड सिंगल क्रिस्टल SiC ला ≥99.9999% (6N) शुद्धता आवश्यक असते, काही उच्च-स्तरीय अनुप्रयोगांसाठी 7N (99.99999%) शुद्धता आवश्यक असते. एपिटॅक्सियल थरांनी अशुद्धतेचे प्रमाण 10¹⁶ अणू/सेमी³ पेक्षा कमी राखले पाहिजे (विशेषतः B, Al आणि V सारख्या खोल-स्तरीय अशुद्धता टाळल्या पाहिजेत). लोह (Fe), अॅल्युमिनियम (Al) किंवा बोरॉन (B) सारख्या अशुद्धतेचा शोध देखील वाहक विखुरणे, ब्रेकडाउन फील्ड ताकद कमी करणे आणि शेवटी डिव्हाइसची कार्यक्षमता आणि विश्वासार्हता धोक्यात आणणे यामुळे विद्युत गुणधर्मांवर गंभीर परिणाम होऊ शकतो, ज्यामुळे कठोर अशुद्धता नियंत्रण आवश्यक होते.
सिलिकॉन कार्बाइड सेमीकंडक्टर मटेरियल
- वेगळ्या क्रिस्टल संरचना आणि गुणवत्ता
सिरेमिक-ग्रेड SiC प्रामुख्याने पॉलीक्रिस्टलाइन पावडर किंवा असंख्य यादृच्छिकपणे केंद्रित SiC मायक्रोक्रिस्टल्सपासून बनलेले सिंटर बॉडी म्हणून अस्तित्वात आहे. या मटेरियलमध्ये विशिष्ट पॉलीटाइप्सवर कठोर नियंत्रण न ठेवता अनेक पॉलीटाइप्स (उदा. α-SiC, β-SiC) असू शकतात, त्याऐवजी एकूण मटेरियल घनता आणि एकरूपतेवर भर दिला जातो. त्याच्या अंतर्गत रचनेत मुबलक धान्य सीमा आणि सूक्ष्म छिद्रे आहेत आणि त्यात सिंटरिंग एड्स (उदा. Al₂O₃, Y₂O₃) असू शकतात.
सेमीकंडक्टर-ग्रेड SiC हे सिंगल-क्रिस्टल सब्सट्रेट्स किंवा अत्यंत क्रमबद्ध क्रिस्टल स्ट्रक्चर्स असलेले एपिटॅक्सियल लेयर्स असले पाहिजेत. त्यासाठी अचूक क्रिस्टल ग्रोथ तंत्रांद्वारे मिळवलेले विशिष्ट पॉलीटाइप्स आवश्यक आहेत (उदा., 4H-SiC, 6H-SiC). इलेक्ट्रॉन मोबिलिटी आणि बँडगॅप सारखे इलेक्ट्रिकल गुणधर्म पॉलीटाइप निवडीसाठी अत्यंत संवेदनशील असतात, ज्यामुळे कठोर नियंत्रण आवश्यक असते. सध्या, 4H-SiC त्याच्या उत्कृष्ट विद्युत गुणधर्मांमुळे बाजारात वर्चस्व गाजवते ज्यामध्ये उच्च वाहक गतिशीलता आणि ब्रेकडाउन फील्ड स्ट्रेंथ समाविष्ट आहे, ज्यामुळे ते पॉवर उपकरणांसाठी आदर्श बनते.
- प्रक्रिया जटिलतेची तुलना
सिरेमिक-ग्रेड SiC मध्ये तुलनेने सोप्या उत्पादन प्रक्रिया (पावडर तयार करणे → तयार करणे → सिंटरिंग) वापरल्या जातात, ज्या "विटा बनवण्या" सारख्याच असतात. या प्रक्रियेत हे समाविष्ट आहे:
- व्यावसायिक दर्जाचे SiC पावडर (सामान्यत: मायक्रॉन आकाराचे) बाइंडरमध्ये मिसळणे
- दाबून तयार करणे
- कण प्रसाराद्वारे घनता प्राप्त करण्यासाठी उच्च-तापमान सिंटरिंग (१६००-२२००°C)
बहुतेक अनुप्रयोग 90% पेक्षा जास्त घनतेसह समाधानी असू शकतात. संपूर्ण प्रक्रियेसाठी अचूक क्रिस्टल वाढ नियंत्रणाची आवश्यकता नसते, त्याऐवजी सुसंगतता तयार करणे आणि सिंटरिंग करण्यावर लक्ष केंद्रित केले जाते. फायद्यांमध्ये जटिल आकारांसाठी प्रक्रिया लवचिकता समाविष्ट आहे, जरी तुलनेने कमी शुद्धता आवश्यकतांसह.
सेमीकंडक्टर-ग्रेड SiC मध्ये खूप जास्त जटिल प्रक्रियांचा समावेश असतो (उच्च-शुद्धता पावडर तयार करणे → सिंगल-क्रिस्टल सब्सट्रेट वाढ → एपिटॅक्सियल वेफर डिपॉझिशन → डिव्हाइस फॅब्रिकेशन). प्रमुख पायऱ्यांमध्ये हे समाविष्ट आहे:
- सब्सट्रेट तयार करणे प्रामुख्याने भौतिक वाष्प वाहतूक (PVT) पद्धतीने
- अत्यंत परिस्थितीत (२२००-२४००°C, उच्च व्हॅक्यूम) SiC पावडरचे उदात्तीकरण
- तापमान ग्रेडियंट (±1°C) आणि दाब मापदंडांचे अचूक नियंत्रण
- रासायनिक वाष्प निक्षेपण (CVD) द्वारे एपिटॅक्सियल थर वाढणे ज्यामुळे एकसारखे जाड, डोप केलेले थर तयार होतात (सामान्यत: अनेक ते दहा मायक्रॉन)
संपूर्ण प्रक्रियेसाठी दूषितता टाळण्यासाठी अति-स्वच्छ वातावरण (उदा., वर्ग १० स्वच्छ खोल्या) आवश्यक आहे. वैशिष्ट्यांमध्ये अत्यंत प्रक्रिया अचूकता, थर्मल फील्ड आणि गॅस प्रवाह दरांवर नियंत्रण आवश्यक आहे, कच्च्या मालाची शुद्धता (>९९.९९९९%) आणि उपकरणांच्या अत्याधुनिकतेसाठी कठोर आवश्यकता आहेत.
- महत्त्वपूर्ण खर्चातील फरक आणि बाजारातील दिशानिर्देश
सिरेमिक-ग्रेड SiC वैशिष्ट्ये:
- कच्चा माल: व्यावसायिक दर्जाची पावडर
- तुलनेने सोप्या प्रक्रिया
- कमी खर्च: प्रति टन हजारो ते दहा हजार आरएमबी
- व्यापक अनुप्रयोग: अपघर्षक, रेफ्रेक्ट्रीज आणि इतर खर्च-संवेदनशील उद्योग
सेमीकंडक्टर-ग्रेड SiC वैशिष्ट्ये:
- लांब सब्सट्रेट वाढीचे चक्र
- दोष नियंत्रण आव्हानात्मक
- कमी उत्पन्न दर
- जास्त किंमत: प्रति ६-इंच सब्सट्रेट हजारो अमेरिकन डॉलर्स
- केंद्रित बाजारपेठ: पॉवर डिव्हाइसेस आणि आरएफ घटकांसारखे उच्च-कार्यक्षमता इलेक्ट्रॉनिक्स
नवीन ऊर्जा वाहने आणि 5G कम्युनिकेशन्सच्या जलद विकासासह, बाजारपेठेतील मागणी झपाट्याने वाढत आहे.
- विभेदित अनुप्रयोग परिस्थिती
सिरेमिक-ग्रेड SiC हे प्रामुख्याने स्ट्रक्चरल अनुप्रयोगांसाठी "औद्योगिक वर्कहॉर्स" म्हणून काम करते. त्याच्या उत्कृष्ट यांत्रिक गुणधर्मांचा (उच्च कडकपणा, पोशाख प्रतिरोध) आणि थर्मल गुणधर्मांचा (उच्च तापमान प्रतिरोध, ऑक्सिडेशन प्रतिरोध) वापर करून, ते यामध्ये उत्कृष्ट आहे:
- अपघर्षक (ग्राइंडिंग व्हील्स, सॅंडपेपर)
- रेफ्रेक्ट्रीज (उच्च-तापमानाच्या भट्टीचे अस्तर)
- झीज/गंज-प्रतिरोधक घटक (पंप बॉडीज, पाईप लाईनिंग्ज)
सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक स्ट्रक्चरल घटक
सेमीकंडक्टर-ग्रेड SiC "इलेक्ट्रॉनिक एलिट" म्हणून काम करते, इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांमध्ये अद्वितीय फायदे प्रदर्शित करण्यासाठी त्याच्या विस्तृत बँडगॅप सेमीकंडक्टर गुणधर्मांचा वापर करते:
- पॉवर उपकरणे: ईव्ही इन्व्हर्टर, ग्रिड कन्व्हर्टर (पॉवर रूपांतरण कार्यक्षमता सुधारणे)
- आरएफ उपकरणे: ५जी बेस स्टेशन, रडार सिस्टीम (उच्च ऑपरेटिंग फ्रिक्वेन्सी सक्षम करणारे)
- ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स: निळ्या एलईडीसाठी सब्सट्रेट मटेरियल
२००-मिलीमीटर SiC एपिटॅक्सियल वेफर
| परिमाण | सिरेमिक-ग्रेड SiC | सेमीकंडक्टर-ग्रेड SiC |
| क्रिस्टल रचना | पॉलीक्रिस्टलाइन, अनेक पॉलीटाइप्स | सिंगल क्रिस्टल, काटेकोरपणे निवडलेले पॉलीटाइप्स |
| प्रक्रिया केंद्रीकरण | घनता आणि आकार नियंत्रण | क्रिस्टल गुणवत्ता आणि विद्युत गुणधर्म नियंत्रण |
| कामगिरी प्राधान्य | यांत्रिक शक्ती, गंज प्रतिकार, थर्मल स्थिरता | विद्युत गुणधर्म (बँडगॅप, ब्रेकडाउन फील्ड इ.) |
| अर्ज परिस्थिती | स्ट्रक्चरल घटक, पोशाख-प्रतिरोधक भाग, उच्च-तापमान घटक | उच्च-शक्ती उपकरणे, उच्च-फ्रिक्वेन्सी उपकरणे, ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणे |
| खर्च चालक | प्रक्रिया लवचिकता, कच्च्या मालाची किंमत | क्रिस्टल वाढीचा दर, उपकरणांची अचूकता, कच्च्या मालाची शुद्धता |
थोडक्यात, मूलभूत फरक त्यांच्या विशिष्ट कार्यात्मक उद्देशांमुळे निर्माण होतो: सिरेमिक-ग्रेड SiC "फॉर्म (स्ट्रक्चर)" वापरते तर सेमीकंडक्टर-ग्रेड SiC "प्रॉपर्टीज (इलेक्ट्रिकल)" वापरते. पहिले किफायतशीर यांत्रिक/औष्णिक कामगिरीचा पाठपुरावा करते, तर नंतरचे उच्च-शुद्धता, एकल-क्रिस्टल कार्यात्मक सामग्री म्हणून सामग्री तयारी तंत्रज्ञानाच्या शिखराचे प्रतिनिधित्व करते. समान रासायनिक उत्पत्ती सामायिक करत असले तरी, सिरेमिक-ग्रेड आणि सेमीकंडक्टर-ग्रेड SiC शुद्धता, क्रिस्टल रचना आणि उत्पादन प्रक्रियांमध्ये स्पष्ट फरक दर्शवतात - तरीही दोघेही त्यांच्या संबंधित डोमेनमध्ये औद्योगिक उत्पादन आणि तांत्रिक प्रगतीमध्ये महत्त्वपूर्ण योगदान देतात.
XKH हा सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) मटेरियलच्या संशोधन आणि विकास आणि उत्पादनात विशेषज्ञता असलेला एक उच्च-तंत्रज्ञान उपक्रम आहे, जो उच्च-शुद्धतेच्या SiC सिरेमिक्सपासून ते सेमीकंडक्टर-ग्रेड SiC क्रिस्टल्सपर्यंत कस्टमाइज्ड डेव्हलपमेंट, प्रिसिजन मशीनिंग आणि पृष्ठभाग उपचार सेवा प्रदान करतो. प्रगत तयारी तंत्रज्ञान आणि बुद्धिमान उत्पादन लाइन्सचा वापर करून, XKH सेमीकंडक्टर, नवीन ऊर्जा, एरोस्पेस आणि इतर अत्याधुनिक क्षेत्रातील क्लायंटसाठी ट्यून करण्यायोग्य-कार्यक्षमता (90%-7N शुद्धता) आणि संरचना-नियंत्रित (पॉलिक्रिस्टलाइन/सिंगल-क्रिस्टलाइन) SiC उत्पादने आणि उपाय प्रदान करतो. आमच्या उत्पादनांना सेमीकंडक्टर उपकरणे, इलेक्ट्रिक वाहने, 5G कम्युनिकेशन्स आणि संबंधित उद्योगांमध्ये व्यापक अनुप्रयोग आढळतात.
XKH द्वारे उत्पादित सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक उपकरणे खालीलप्रमाणे आहेत.
पोस्ट वेळ: जुलै-३०-२०२५