مدونة

كربيد السيليكون، النجم الناشئ في صناعة مواد أشباه الموصلات، يقود تدريجياً اتجاه الابتكار في تكنولوجيا الإلكترونيات الدقيقة بمؤشرات الأداء الممتازة. توفر موصليتها الحرارية الفريدة، التي تتفوق بكثير على مواد أشباه الموصلات التقليدية، إمكانية تبديد الحرارة بكفاءة، خاصة في الأجهزة الإلكترونية عالية الطاقة التي تظهر مزايا لا مثيل لها. إلى جانب خصائص فجوة النطاق الواسعة، يمكن ركيزة كربيد السيليكون الحفاظ على أداء كهربائي مستقر في البيئات القاسية ولا تتأثر بتقلبات درجات الحرارة، مما يوسع نطاق تطبيقها بشكل كبير في التطبيقات المتطورة مثل الفضاء الجوي و مركبات الطاقة الجديدة. بالإضافة إلى ذلك، فإن المعلمتين الرئيسيتين للمجال الكهربائي عالي الانهيار وحركة الإلكترون العالية قد وضعت أساسًا متينًا لتطبيق كربيد السيليكون في الأجهزة الإلكترونية عالية التردد والجهد العالي، مثل محولات الطاقة الإلكترونية، وأجهزة اتصالات الترددات اللاسلكية، وما إلى ذلك. ، وحققت قفزة في الأداء بسبب ذلك.

لا يقتصر التطبيق الواسع لكربيد السيليكون على المجالات المتطورة المذكورة أعلاه فحسب، بل إنه يتعمق أيضًا في العديد من الروابط الأساسية لسلسلة صناعة أشباه الموصلات، بما في ذلك كمادة ركيزة للرقائق عالية الأداء، ودعم هياكل الدوائر الأكثر تعقيدًا؛ في عملية النمو الفوقي، تعمل خصائص الركيزة المستقرة على تعزيز نمو الأفلام عالية الجودة، مما يوفر إمكانية لتحسين أداء الجهاز. في مرحلة تصميم الجهاز، تلهم خصائص كربيد السيليكون المصممين إلى الإبداع اللامحدود، مما يؤدي إلى ظهور منتجات أشباه الموصلات الأكثر ابتكارًا وعالية الأداء؛ في مرحلة تصنيع الرقاقات، أدى إدخال كربيد السيليكون إلى طرح متطلبات أعلى لعملية التصنيع، وتعزيز التقدم التكنولوجي لصناعة تصنيع أشباه الموصلات بأكملها.

ومع ذلك، فهي على وجه التحديد مادة شبه مثالية، وصلابتها العالية للغاية - صلابة موس القريبة من الماس، أصبحت مشكلة كبيرة تقيد تطبيقها على نطاق واسع. في عملية التصنيع الدقيقة، تجعل صلابة كربيد السيليكون من الصعب عرض تكنولوجيا التلميع والطحن التقليدية، وليس فقط كفاءة المعالجة منخفضة، ولكن أيضًا تؤدي بسهولة إلى أن جودة السطح لا ترقى إلى المستوى القياسي، مما يزيد من تكلفة الإنتاج. لذلك، أصبحت كيفية التغلب على مشكلة معالجة كربيد السيليكون إحدى التقنيات الرئيسية التي يجب حلها بشكل عاجل في مجال مواد أشباه الموصلات. يستكشف الباحثون باستمرار طرق معالجة جديدة، مثل استخدام تكنولوجيا التلميع الميكانيكية الكيميائية المتقدمة، وتكنولوجيا المعالجة بالليزر، وما إلى ذلك، من أجل ضمان دقة المعالجة في نفس الوقت، وتحسين كفاءة المعالجة، وتعزيز تطبيق وتطوير السيليكون مواد كربيد في نطاق أوسع من المجالات.

تقنية تلميع Sol-gel هي طريقة تلميع خضراء وفعالة، من خلال استخدام المواد الكاشطة شبه المجمعة والركائز المرنة، بفضل الخصائص المرنة للمصفوفة الناعمة، يتم تحقيق تأثير "التسامح" مع الجزيئات الكاشطة لتحقيق فائقة -سطح أملس ومنخفض الكثافة العيوب على الركيزة الصلبة للغاية من أشباه الموصلات. تجمع هذه الطريقة بين العمل الكيميائي والميكانيكي لتلميع ركائز أشباه الموصلات شديدة الصلابة بشكل فعال دون التسبب في أضرار جسيمة على السطح أو تحت السطح. بالمقارنة مع CMP التقليدية، يمكن لتقنية تلميع sol-gel أن تقلل بشكل كبير من خشونة السطح في وقت قصير وتحقق معدل إزالة أعلى للمواد. نظرًا لمرونتها الجيدة، يمكن أن تعمل المصفوفة الناعمة تحت ضغط تلميع منخفض، مما يقلل من طلب الضغط على قطعة العمل والمعدات، ويقلل من التآكل والسقوط لجسيمات التآكل، ويطيل عمر خدمة جسيمات التآكل. يتم تحويل المادة الأولية (عادةً ما تكون مركبًا معدنيًا عضويًا) إلى محلول ملحي، والذي يشكل مادة هلامية من خلال تفاعلات التحلل المائي والتكثيف. في وسادة تلميع الجل، يتم تثبيت جزيئات التآكل جزئيًا في مصفوفة الجل، والتي يمكن أن توفر قوة ميكانيكية معينة مع الحفاظ على حركة جزيئات التآكل. استخدم العلماء المحليون هذه التكنولوجيا لمعالجة سطح الماس الكريستالي الأحادي HTHP (111)، وتلميعه لمدة 22 ساعة، وخشونة السطح من 230 نانومتر إلى 1.3 نانومتر. بالمناسبة، يشير تأثير السعة إلى ذلك في عملية التلميع، عندما تلامس المادة الكاشطة السطح المُشكل آليًا، نظرًا لوجود مصفوفة ناعمة، يمكن أن تنتج المادة الكاشطة الأكثر بروزًا ارتدادًا، وبالتالي ضمان قدرة المادة الكاشطة السطحية على معالجة قطعة العمل تقريبًا في نفس المستوى الأفقي، لتجنب إتلاف المادة الكاشطة ذات الحجم الأكبر لسطح الآلة، والحصول على إزالة موحدة للمواد. يتم تحقيق تأثير تلميع أفضل.

باختصار، كربيد السيليكون، باعتباره نجمًا جديدًا في صناعة مواد أشباه الموصلات، يقود ابتكار تكنولوجيا الإلكترونيات الدقيقة بمزايا أدائه الفريدة. إن تطبيقه على نطاق واسع لا يعزز التقدم التكنولوجي في المجال المتطور فحسب، بل يؤثر أيضًا بشكل عميق على كل رابط من سلسلة صناعة أشباه الموصلات. ومع ذلك، فإن خصائص الصلابة العالية لكربيد السيليكون تشكل أيضًا تحديات لمعالجته. في مواجهة هذه المشكلة، يستكشف الباحثون بنشاط حلولًا مبتكرة، مثل تقنية تلميع sol-gel، وهذه التقنيات الناشئة لا تعمل على تحسين كفاءة المعالجة وجودة السطح فحسب، بل تفتح أيضًا طرقًا جديدة لتطبيق وتطوير مواد كربيد السيليكون في مجموعة أوسع من المجالات. مع التقدم المستمر للتكنولوجيا، من المؤكد أن مواد كربيد السيليكون ستلعب دورًا أكثر أهمية في مجال العلوم والتكنولوجيا في المستقبل.