Ứng dụng của cacbua bo trong ngành công nghiệp bán dẫn
Cacbua bo (B₄C) có khả năng chịu nhiệt cao, tính trơ hóa học vượt trội, khả năng chống ăn mòn plasma, độ thoát khí thấp, độ cứng cao và khả năng chống bức xạ. Nó phù hợp với các điều kiện làm việc ở nhiệt độ cao, chân không và ăn mòn trong sản xuất tấm bán dẫn, và đóng vai trò là vật liệu gốm quan trọng cho chip silicon và chất bán dẫn thế hệ thứ ba.
1. Các linh kiện mang wafer cho quy trình chân không
-
Khay, giá đỡ và đế wafer cacbua boron dùng cho lò ủ nhiệt độ cao, lò oxy hóa và lò khuếch tán. Hệ số giãn nở nhiệt thấp giúp tránh biến dạng dưới nhiệt độ cao, đảm bảo gia nhiệt đồng đều cho wafer. Hàm lượng tạp chất kim loại kiềm cực thấp ngăn ngừa ô nhiễm mạch chip. Tương thích với wafer silicon, chất nền SiC và GaN.
-
Các tấm chắn định vị và các bộ phận dẫn hướng giúp bảo vệ các cạnh của tấm bán dẫn khỏi bị trầy xước trong quá trình vận chuyển.
-
Các phụ kiện, giá đỡ và lớp lót bên trong lò nung cho lò LPCVD, lò khuếch tán. Chống chịu được các khí ăn mòn trong quá trình sản xuất bao gồm HCl, clo và silan, giúp ổn định độ chính xác của quá trình pha tạp.
2. Các bộ phận thiết bị khắc và phủ PVD/CVD
- Vòng hội tụ, vòng viền và lớp lót buồng cho quá trình khắc plasma khô. Chống lại sự bắn phá và ăn mòn của plasma halogen, duy trì độ đồng nhất khắc ổn định và kéo dài tuổi thọ.
- Các tấm bia bắn phá cacbua boron: Phủ các lớp màng bảo vệ lên mạch điện, thiết bị MEMS và đầu từ ổ cứng để tăng khả năng chống mài mòn và chống ăn mòn.
3. Vật liệu mài và đánh bóng chính xác
Bột siêu mịn cacbua bo có độ tinh khiết cao (800#~5000#) được sử dụng để đánh bóng bề mặt gương của các chất nền cacbua silic, sapphire, AlN và GaN. Sản phẩm mang lại hiệu quả mài cao mà không gây ô nhiễm kim loại nặng, giúp cải thiện năng suất lớp màng mỏng.
Vật liệu mài liên kết cacbua boron được dùng để mài đá mài kim cương và mài các khuôn đóng gói.
4. Cấy ghép ion và các thành phần chống bức xạ
Các tấm chắn chùm tia, lỗ thông hơi và tấm bảo vệ cho máy cấy ion chịu được sự bắn phá của các ion năng lượng cao và ngăn ngừa sự nhiễm bẩn thứ cấp trên tấm bán dẫn.
Các đồ gá làm bằng cacbua bo được sử dụng để kiểm tra khả năng chống bức xạ của chip.
5. Phụ kiện đóng gói bán dẫn
Các chi tiết khuôn chống mài mòn, đồ gá cắt và đồ gá liên kết giúp duy trì độ ổn định kích thước trong quá trình đóng gói tốc độ cao, giảm thiểu hiện tượng sứt mẻ và lệch tâm trên tấm wafer.
6. Cảm biến nhiệt độ cao và ống bọc cặp nhiệt điện
Ống bảo vệ cảm biến nhiệt bằng cacbua bo có khả năng chịu được nhiệt độ trên 2000℃ và chống lại các khí ăn mòn trong quá trình đo nhiệt độ lò nung. Nó cũng được sử dụng làm chất nền cho các cảm biến áp suất/nhiệt độ cao.
7. Tấm chắn bức xạ neutron
Tấm và khối cacbua bo cung cấp khả năng chắn neutron cho các phòng thí nghiệm bức xạ bán dẫn và xưởng chiếu xạ wafer, bảo vệ wafer và thiết bị chính xác khỏi hư hại do neutron mà không tạo ra sản phẩm phụ phóng xạ.
Ưu điểm chính
- Chống chịu được axit flohydric, plasma halogen và hầu hết các hóa chất trong quy trình sản xuất;
- Hàm lượng tạp chất thấp giúp tránh được hiện tượng hỏng hóc điện tử của chip do ô nhiễm ion gây ra;
- Hệ số giãn nở nhiệt thấp đảm bảo kích thước gia công ổn định ở nhiệt độ khắc nghiệt;
- Độ cứng cao giúp giảm hiện tượng bong tróc vật liệu mài mòn và các khuyết tật dạng hạt trên tấm bán dẫn.
Các cấp học phổ thông
Bột cacbua bo có độ tinh khiết cao dùng cho thiêu kết; bột siêu mịn phân bố hẹp 1500#~5000# dùng cho đánh bóng; bột giàu boron-10 dùng cho chắn bức xạ.