સિલિકોન કાર્બાઇડ (SiC) એક નોંધપાત્ર સંયોજન છે જે સેમિકન્ડક્ટર ઉદ્યોગ અને અદ્યતન સિરામિક ઉત્પાદનો બંનેમાં મળી શકે છે. આ ઘણીવાર સામાન્ય લોકોમાં મૂંઝવણ પેદા કરે છે જેઓ તેમને એક જ પ્રકારના ઉત્પાદન તરીકે ભૂલ કરી શકે છે. વાસ્તવમાં, સમાન રાસાયણિક રચના શેર કરતી વખતે, SiC કાં તો વસ્ત્રો-પ્રતિરોધક અદ્યતન સિરામિક્સ અથવા ઉચ્ચ-કાર્યક્ષમતા સેમિકન્ડક્ટર તરીકે પ્રગટ થાય છે, જે ઔદ્યોગિક એપ્લિકેશનોમાં સંપૂર્ણપણે અલગ ભૂમિકા ભજવે છે. સ્ફટિક માળખું, ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓ, પ્રદર્શન લાક્ષણિકતાઓ અને એપ્લિકેશન ક્ષેત્રોના સંદર્ભમાં સિરામિક-ગ્રેડ અને સેમિકન્ડક્ટર-ગ્રેડ SiC સામગ્રી વચ્ચે નોંધપાત્ર તફાવત છે.
- કાચા માલ માટે વિવિધ શુદ્ધતા આવશ્યકતાઓ
સિરામિક-ગ્રેડ SiC તેના પાવડર ફીડસ્ટોક માટે પ્રમાણમાં હળવી શુદ્ધતા જરૂરિયાતો ધરાવે છે. સામાન્ય રીતે, 90%-98% શુદ્ધતાવાળા વાણિજ્યિક-ગ્રેડ ઉત્પાદનો મોટાભાગની એપ્લિકેશન જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરી શકે છે, જોકે ઉચ્ચ-પ્રદર્શન માળખાકીય સિરામિક્સને 98%-99.5% શુદ્ધતાની જરૂર પડી શકે છે (દા.ત., પ્રતિક્રિયા-બંધિત SiC ને નિયંત્રિત મુક્ત સિલિકોન સામગ્રીની જરૂર હોય છે). તે ચોક્કસ અશુદ્ધિઓને સહન કરે છે અને કેટલીકવાર સિન્ટરિંગ કામગીરી સુધારવા, સિન્ટરિંગ તાપમાન ઘટાડવા અને અંતિમ ઉત્પાદન ઘનતા વધારવા માટે ઇરાદાપૂર્વક એલ્યુમિનિયમ ઓક્સાઇડ (Al₂O₃) અથવા યટ્રીયમ ઓક્સાઇડ (Y₂O₃) જેવા સિન્ટરિંગ સહાયકોનો સમાવેશ કરે છે.
સેમિકન્ડક્ટર-ગ્રેડ SiC ને લગભગ સંપૂર્ણ શુદ્ધતા સ્તરની જરૂર છે. સબસ્ટ્રેટ-ગ્રેડ સિંગલ ક્રિસ્ટલ SiC ને ≥99.9999% (6N) શુદ્ધતા જરૂરી છે, કેટલાક ઉચ્ચ-સ્તરીય એપ્લિકેશનોને 7N (99.99999%) શુદ્ધતાની જરૂર પડે છે. એપિટેક્સિયલ સ્તરોએ 10¹⁶ અણુઓ/cm³ ની નીચે અશુદ્ધિની સાંદ્રતા જાળવી રાખવી જોઈએ (ખાસ કરીને B, Al, અને V જેવી ઊંડા-સ્તરની અશુદ્ધિઓ ટાળવી). આયર્ન (Fe), એલ્યુમિનિયમ (Al), અથવા બોરોન (B) જેવી અશુદ્ધિઓને ટ્રેસ કરવાથી પણ વાહક સ્કેટરિંગ, બ્રેકડાઉન ફિલ્ડ સ્ટ્રેન્થ ઘટાડીને અને આખરે ઉપકરણની કામગીરી અને વિશ્વસનીયતા સાથે સમાધાન કરીને વિદ્યુત ગુણધર્મોને ગંભીર અસર થઈ શકે છે, જેના કારણે કડક અશુદ્ધિ નિયંત્રણની જરૂર પડે છે.
સિલિકોન કાર્બાઇડ સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રી
- વિશિષ્ટ સ્ફટિક રચનાઓ અને ગુણવત્તા
સિરામિક-ગ્રેડ SiC મુખ્યત્વે પોલીક્રિસ્ટલાઇન પાવડર અથવા અસંખ્ય રેન્ડમલી ઓરિએન્ટેડ SiC માઇક્રોક્રિસ્ટલ્સથી બનેલા સિન્ટર્ડ બોડી તરીકે અસ્તિત્વ ધરાવે છે. સામગ્રીમાં ચોક્કસ પોલીટાઇપ્સ પર કડક નિયંત્રણ વિના બહુવિધ પોલીટાઇપ્સ (દા.ત., α-SiC, β-SiC) હોઈ શકે છે, તેના બદલે એકંદર સામગ્રી ઘનતા અને એકરૂપતા પર ભાર મૂકવામાં આવે છે. તેની આંતરિક રચનામાં વિપુલ પ્રમાણમાં અનાજની સીમાઓ અને સૂક્ષ્મ છિદ્રો હોય છે, અને તેમાં સિન્ટરિંગ એઇડ્સ (દા.ત., Al₂O₃, Y₂O₃) હોઈ શકે છે.
સેમિકન્ડક્ટર-ગ્રેડ SiC એ સિંગલ-ક્રિસ્ટલ સબસ્ટ્રેટ્સ અથવા એપિટેક્સિયલ સ્તરો હોવા જોઈએ જેમાં ખૂબ જ ક્રમબદ્ધ સ્ફટિક માળખાં હોય. તેને ચોકસાઇ સ્ફટિક વૃદ્ધિ તકનીકો (દા.ત., 4H-SiC, 6H-SiC) દ્વારા મેળવેલા ચોક્કસ પોલીટાઇપ્સની જરૂર પડે છે. ઇલેક્ટ્રોન ગતિશીલતા અને બેન્ડગેપ જેવા વિદ્યુત ગુણધર્મો પોલીટાઇપ પસંદગી માટે અત્યંત સંવેદનશીલ હોય છે, જેના કારણે કડક નિયંત્રણની જરૂર પડે છે. હાલમાં, 4H-SiC તેના શ્રેષ્ઠ વિદ્યુત ગુણધર્મોને કારણે બજારમાં પ્રભુત્વ ધરાવે છે જેમાં ઉચ્ચ વાહક ગતિશીલતા અને બ્રેકડાઉન ફિલ્ડ સ્ટ્રેન્થનો સમાવેશ થાય છે, જે તેને પાવર ઉપકરણો માટે આદર્શ બનાવે છે.
- પ્રક્રિયા જટિલતા સરખામણી
સિરામિક-ગ્રેડ SiC પ્રમાણમાં સરળ ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓ (પાવડર તૈયારી → રચના → સિન્ટરિંગ) નો ઉપયોગ કરે છે, જે "ઈંટ બનાવવા" જેવી જ છે. આ પ્રક્રિયામાં શામેલ છે:
- વાણિજ્યિક-ગ્રેડ SiC પાવડર (સામાન્ય રીતે માઇક્રોન-કદના) ને બાઇન્ડર્સ સાથે ભેળવવું
- દબાવીને રચના કરવી
- કણોના પ્રસાર દ્વારા ઘનતા પ્રાપ્ત કરવા માટે ઉચ્ચ-તાપમાન સિન્ટરિંગ (1600-2200°C)
મોટા ભાગના ઉપયોગો 90% થી વધુ ઘનતાથી સંતુષ્ટ થઈ શકે છે. સમગ્ર પ્રક્રિયામાં ચોક્કસ સ્ફટિક વૃદ્ધિ નિયંત્રણની જરૂર નથી, તેના બદલે રચના અને સિન્ટરિંગ સુસંગતતા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરવામાં આવે છે. ફાયદાઓમાં જટિલ આકારો માટે પ્રક્રિયા સુગમતા શામેલ છે, જોકે પ્રમાણમાં ઓછી શુદ્ધતા આવશ્યકતાઓ સાથે.
સેમિકન્ડક્ટર-ગ્રેડ SiC માં ઘણી વધુ જટિલ પ્રક્રિયાઓનો સમાવેશ થાય છે (ઉચ્ચ-શુદ્ધતા પાવડર તૈયારી → સિંગલ-ક્રિસ્ટલ સબસ્ટ્રેટ વૃદ્ધિ → એપિટેક્સિયલ વેફર ડિપોઝિશન → ડિવાઇસ ફેબ્રિકેશન). મુખ્ય પગલાંઓમાં શામેલ છે:
- સબસ્ટ્રેટ તૈયારી મુખ્યત્વે ભૌતિક વરાળ પરિવહન (PVT) પદ્ધતિ દ્વારા
- આત્યંતિક પરિસ્થિતિઓમાં SiC પાવડરનું ઉત્કર્ષણ (2200-2400°C, ઉચ્ચ શૂન્યાવકાશ)
- તાપમાનના ઢાળ (±1°C) અને દબાણ પરિમાણોનું ચોક્કસ નિયંત્રણ
- રાસાયણિક વરાળ નિક્ષેપ (CVD) દ્વારા એપિટેક્સિયલ સ્તરની વૃદ્ધિ, એકસરખા જાડા, ડોપ્ડ સ્તરો (સામાન્ય રીતે અનેક થી દસ માઇક્રોન સુધી) બનાવવા માટે.
દૂષણ અટકાવવા માટે સમગ્ર પ્રક્રિયામાં અતિ-સ્વચ્છ વાતાવરણ (દા.ત., વર્ગ 10 સ્વચ્છ રૂમ) ની જરૂર પડે છે. લાક્ષણિકતાઓમાં અત્યંત પ્રક્રિયા ચોકસાઈનો સમાવેશ થાય છે, જેમાં થર્મલ ક્ષેત્રો અને ગેસ પ્રવાહ દર પર નિયંત્રણની જરૂર પડે છે, જેમાં કાચા માલની શુદ્ધતા (>99.9999%) અને સાધનોની સુસંસ્કૃતતા બંને માટે કડક આવશ્યકતાઓ શામેલ છે.
- નોંધપાત્ર ખર્ચ તફાવત અને બજાર દિશાઓ
સિરામિક-ગ્રેડ SiC સુવિધાઓ:
- કાચો માલ: કોમર્શિયલ-ગ્રેડ પાવડર
- પ્રમાણમાં સરળ પ્રક્રિયાઓ
- ઓછી કિંમત: પ્રતિ ટન હજારોથી દસ હજાર RMB
- વ્યાપક ઉપયોગો: ઘર્ષક, પ્રત્યાવર્તન અને અન્ય ખર્ચ-સંવેદનશીલ ઉદ્યોગો
સેમિકન્ડક્ટર-ગ્રેડ SiC સુવિધાઓ:
- લાંબા સબસ્ટ્રેટ વૃદ્ધિ ચક્ર
- ખામી નિયંત્રણમાં પડકારજનક
- નીચા ઉપજ દર
- ઊંચી કિંમત: 6-ઇંચ સબસ્ટ્રેટ દીઠ હજારો USD
- કેન્દ્રિત બજારો: પાવર ઉપકરણો અને RF ઘટકો જેવા ઉચ્ચ-પ્રદર્શન ઇલેક્ટ્રોનિક્સ
નવા ઉર્જા વાહનો અને 5G સંચારના ઝડપી વિકાસ સાથે, બજારની માંગ ઝડપથી વધી રહી છે.
- વિભિન્ન એપ્લિકેશન દૃશ્યો
સિરામિક-ગ્રેડ SiC મુખ્યત્વે માળખાકીય એપ્લિકેશનો માટે "ઔદ્યોગિક વર્કહોર્સ" તરીકે કામ કરે છે. તેના ઉત્તમ યાંત્રિક ગુણધર્મો (ઉચ્ચ કઠિનતા, વસ્ત્રો પ્રતિકાર) અને થર્મલ ગુણધર્મો (ઉચ્ચ તાપમાન પ્રતિકાર, ઓક્સિડેશન પ્રતિકાર) નો ઉપયોગ કરીને, તે આમાં શ્રેષ્ઠ છે:
- ઘર્ષક (ગ્રાઇન્ડીંગ વ્હીલ્સ, સેન્ડપેપર)
- રિફ્રેક્ટરીઝ (ઉચ્ચ-તાપમાન ભઠ્ઠાના અસ્તર)
- ઘસારો/કાટ-પ્રતિરોધક ઘટકો (પંપ બોડી, પાઇપ લાઇનિંગ)
સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક માળખાકીય ઘટકો
સેમિકન્ડક્ટર-ગ્રેડ SiC "ઇલેક્ટ્રોનિક એલિટ" તરીકે કાર્ય કરે છે, ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણોમાં અનન્ય ફાયદા દર્શાવવા માટે તેના વિશાળ બેન્ડગેપ સેમિકન્ડક્ટર ગુણધર્મોનો ઉપયોગ કરે છે:
- પાવર ડિવાઇસ: EV ઇન્વર્ટર, ગ્રીડ કન્વર્ટર (પાવર કન્વર્ઝન કાર્યક્ષમતામાં સુધારો)
- RF ઉપકરણો: 5G બેઝ સ્ટેશન, રડાર સિસ્ટમ્સ (ઉચ્ચ ઓપરેટિંગ ફ્રીક્વન્સીઝને સક્ષમ બનાવવી)
- ઓપ્ટોઈલેક્ટ્રોનિક્સ: વાદળી LED માટે સબસ્ટ્રેટ સામગ્રી
200-મિલિમીટર SiC એપિટેક્સિયલ વેફર
| પરિમાણ | સિરામિક-ગ્રેડ SiC | સેમિકન્ડક્ટર-ગ્રેડ SiC |
| સ્ફટિક માળખું | પોલીક્રિસ્ટલાઇન, બહુવિધ પોલીટાઇપ્સ | સિંગલ ક્રિસ્ટલ, કડક રીતે પસંદ કરેલા પોલીટાઇપ્સ |
| પ્રક્રિયા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરો | ઘનતા અને આકાર નિયંત્રણ | ક્રિસ્ટલ ગુણવત્તા અને વિદ્યુત ગુણધર્મો નિયંત્રણ |
| પ્રદર્શન પ્રાથમિકતા | યાંત્રિક શક્તિ, કાટ પ્રતિકાર, થર્મલ સ્થિરતા | વિદ્યુત ગુણધર્મો (બેન્ડગેપ, બ્રેકડાઉન ફીલ્ડ, વગેરે) |
| એપ્લિકેશન દૃશ્યો | માળખાકીય ઘટકો, વસ્ત્રો-પ્રતિરોધક ભાગો, ઉચ્ચ-તાપમાન ઘટકો | ઉચ્ચ-શક્તિ ઉપકરણો, ઉચ્ચ-આવર્તન ઉપકરણો, ઓપ્ટોઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણો |
| કોસ્ટ ડ્રાઇવર્સ | પ્રક્રિયા સુગમતા, કાચા માલનો ખર્ચ | સ્ફટિક વૃદ્ધિ દર, સાધનોની ચોકસાઇ, કાચા માલની શુદ્ધતા |
સારાંશમાં, મૂળભૂત તફાવત તેમના વિશિષ્ટ કાર્યાત્મક હેતુઓથી ઉદ્ભવે છે: સિરામિક-ગ્રેડ SiC "સ્વરૂપ (માળખું)" નો ઉપયોગ કરે છે જ્યારે સેમિકન્ડક્ટર-ગ્રેડ SiC "ગુણધર્મો (વિદ્યુત)" નો ઉપયોગ કરે છે. પહેલો ખર્ચ-અસરકારક યાંત્રિક/થર્મલ કામગીરીને અનુસરે છે, જ્યારે બાદમાં ઉચ્ચ-શુદ્ધતા, સિંગલ-ક્રિસ્ટલ કાર્યાત્મક સામગ્રી તરીકે સામગ્રી તૈયારી તકનીકના શિખરનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. સમાન રાસાયણિક મૂળ હોવા છતાં, સિરામિક-ગ્રેડ અને સેમિકન્ડક્ટર-ગ્રેડ SiC શુદ્ધતા, સ્ફટિક માળખું અને ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓમાં સ્પષ્ટ તફાવત દર્શાવે છે - છતાં બંને તેમના સંબંધિત ડોમેનમાં ઔદ્યોગિક ઉત્પાદન અને તકનીકી પ્રગતિમાં નોંધપાત્ર યોગદાન આપે છે.
XKH એ સિલિકોન કાર્બાઇડ (SiC) સામગ્રીના સંશોધન અને વિકાસ અને ઉત્પાદનમાં વિશેષતા ધરાવતું એક ઉચ્ચ-ટેક એન્ટરપ્રાઇઝ છે, જે ઉચ્ચ-શુદ્ધતા SiC સિરામિક્સથી લઈને સેમિકન્ડક્ટર-ગ્રેડ SiC સ્ફટિકો સુધીની કસ્ટમાઇઝ્ડ ડેવલપમેન્ટ, ચોકસાઇ મશીનિંગ અને સપાટી સારવાર સેવાઓ પ્રદાન કરે છે. અદ્યતન તૈયારી તકનીકો અને બુદ્ધિશાળી ઉત્પાદન લાઇનનો ઉપયોગ કરીને, XKH સેમિકન્ડક્ટર, નવી ઊર્જા, એરોસ્પેસ અને અન્ય અત્યાધુનિક ક્ષેત્રોમાં ગ્રાહકો માટે ટ્યુનેબલ-પ્રદર્શન (90%-7N શુદ્ધતા) અને માળખું-નિયંત્રિત (પોલીક્રિસ્ટલાઇન/સિંગલ-ક્રિસ્ટલાઇન) SiC ઉત્પાદનો અને ઉકેલો પ્રદાન કરે છે. અમારા ઉત્પાદનો સેમિકન્ડક્ટર સાધનો, ઇલેક્ટ્રિક વાહનો, 5G સંચાર અને સંબંધિત ઉદ્યોગોમાં વ્યાપક એપ્લિકેશનો શોધે છે.
XKH દ્વારા ઉત્પાદિત સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક ઉપકરણો નીચે મુજબ છે.
પોસ્ટ સમય: જુલાઈ-30-2025