Bij de vervaardiging van halfgeleiders en precisie-optica is de keuze van het substraatmateriaal van cruciaal belang voor het bereiken van een hoge prestatie van het apparaat en de betrouwbaarheid van het proces.Een van de meest gebruikte materialen is saffier (Al2O3)Hoewel alle drie unieke voordelen bieden, verschillen hun eigenschappen aanzienlijk in thermische, mechanische en chemische aspecten.invloed hebben op hun geschiktheid voor verschillende toepassingenIn dit artikel wordt een op bewijzen gebaseerde vergelijking gegeven om de materiaalkeuze voor halfgeleiderprocessen te begeleiden.
1. Mechanische eigenschappen
| Vastgoed |
Safir (Al2O3) |
Kwarts (SiO2) |
SiC (siliconcarbide) |
| Hardheid van Mohs |
9 |
7 |
9 ¢9.5 |
| Young's Modulus (GPa) |
345 |
73 |
410 ¢470 |
| Breuksterkte (MPa·m1·2) |
2 ¢ 3 |
0.7 |
3 ¢ 4 |
| Thermische schokbestendigheid |
Gemiddeld |
Laag |
Hoog |
Analyse:
Safir en SiC zijn extreem harde materialen, waardoor ze bestand zijn tegen slijtage en krassen, wat van cruciaal belang is voor de behandeling tijdens het verwerken van wafers.beperking van het gebruik in omgevingen met hoge spanningen.
2. Thermische eigenschappen
| Vastgoed |
Zafiraat |
met een gewicht van niet meer dan 10 kg |
SiC |
| Thermische geleidbaarheid (W/m·K) |
35 ¢ 40 |
1.4 |
300 ¥490 |
| Coëfficiënt van thermische uitbreiding (10−6/K) |
5 ¢ 8 |
0.5 |
4 ¢ 5 |
| Maximale werktemperatuur |
~ 2000°C |
~ 1200°C |
~ 1600°C (SiC bulk), hoger voor gesinterd) |
Analyse:
SiC overtreft zowel saffier als kwarts in thermische geleidbaarheid, waardoor een efficiënte warmteafvoer mogelijk is in krachtige elektronische toepassingen.met een vermogen van meer dan 10 W,Saffirijn zorgt voor een evenwicht tussen thermische stabiliteit en matige thermische geleidbaarheid, die vaak wordt gebruikt in LED- en RF-apparaten.
3Chemische en milieustabiliteit
| Materiaal |
Chemische weerstand |
Vochtgevoeligheid |
Gemeenschappelijke toepassingen |
| Zafiraat |
Uitstekend (bestand tegen zuren, basen) |
Laag |
met een vermogen van niet meer dan 50 Woptische ramen, hoogprecisie-apparaten |
| met een gewicht van niet meer dan 10 kg |
Uitstekend (bestand tegen de meeste chemicaliën) |
Gematigd (hydrofiel) |
Microfabricatie, fotolithografie maskers, optische vezels |
| SiC |
Uitstekend (hoge chemische traagheid) |
Zeer laag |
Elektronica van hoge kracht, ruwe chemische omgevingen, mechanische afdichtingen |
Analyse:
Alle drie de materialen vertonen een uitstekende chemische stabiliteit, maar SiC is uniek geschikt voor corrosieve of slijtende omgevingen.overwegende dat saffier en SiC stabiel blijven;.
4Optische en elektrische overwegingen
| Vastgoed |
Zafiraat |
met een gewicht van niet meer dan 10 kg |
SiC |
| Optische transparantie |
150 nm ± 5 μm |
160 nm 3 μm |
Transparante in IR (36 μm), ondoorzichtig in zichtbare |
| Dielectrische sterkte (kV/mm) |
400 ¢ 500 |
30 ¢ 50 |
250 ¢ 500 |
| Bandgap (eV) |
9.9 |
8.9 |
2.333.3 |
Analyse:
Safier en kwarts worden veel gebruikt voor optische ramen vanwege hun transparantie in UV-zichtbare bereikten.De brede bandbreedte en de hoge dielectrische sterkte van SiC maken het ideaal voor hoogspannings- en hoogtemperatuur-halfgeleiderapparaten, zoals krachtelektronica en RF-versterkers.
5. Kosten en vervaardigbaarheid
| Materiaal |
Kosten |
Scalabiliteit |
Bewerkbaarheid |
| Zafiraat |
Hoog |
Gematigd |
Moeilijk (vereist diamantgereedschap) |
| met een gewicht van niet meer dan 10 kg |
Laag |
Hoog |
Gemakkelijk (kan nat gegraveerd of lasergesneden worden) |
| SiC |
Hoog |
Gematigd |
Zeer moeilijk (extreem hard, breekbaar) |
Analyse:
Kwarts is het meest kosteneffectief en het eenvoudigst te verwerken, waardoor het populair is voor optische componenten op laboratoriumschaal of voor goedkope optische componenten.maar ze bieden een superieure mechanische en thermische prestaties, essentieel voor veeleisende toepassingen op het gebied van halfgeleiders.
Conclusies
Het kiezen tussen saffier, kwarts en SiC vereist een zorgvuldige beschouwing van mechanische, thermische, chemische, optische en kostenfactoren:
-
ZafiraatHet biedt een evenwicht tussen hardheid, thermische stabiliteit en optische transparantie, waardoor het ideaal is voor LED's, optische ramen en sommige micro-elektronica.
-
met een gewicht van niet meer dan 10 kgis uitstekend in kosteneffectiviteit, gemak van verwerking en chemische weerstand, geschikt voor laboratoriumapparatuur, fotolithografie maskers en low-power toepassingen.
-
SiCBiedt uitzonderlijke thermische geleidbaarheid, hardheid en chemische stabiliteit, onmisbaar voor krachtige elektronica, ruwe omgevingen en toepassingen die extreme duurzaamheid vereisen.
Voor halfgeleideringenieurs en materiaalwetenschappers ondersteunt deze op bewijs gebaseerde vergelijking een rationele materiaalkeuze, waardoor optimale prestaties van het apparaat en de betrouwbaarheid van het proces worden gewaarborgd.
Uw bericht moet tussen de 20-3.000 tekens bevatten!