CZ321196A3 - Novel artificial lamella of silicon carbide - Google Patents

Novel artificial lamella of silicon carbide Download PDF

Info

Publication number
CZ321196A3
CZ321196A3 CZ963211A CZ321196A CZ321196A3 CZ 321196 A3 CZ321196 A3 CZ 321196A3 CZ 963211 A CZ963211 A CZ 963211A CZ 321196 A CZ321196 A CZ 321196A CZ 321196 A3 CZ321196 A3 CZ 321196A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
wafer
silicon
diameter
silicon carbide
sic
Prior art date
Application number
CZ963211A
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Craig A Willkens
Normand P Arsenault
Original Assignee
Saint Gobain Norton Ind Cerami
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saint Gobain Norton Ind Cerami filed Critical Saint Gobain Norton Ind Cerami
Publication of CZ321196A3 publication Critical patent/CZ321196A3/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62645Thermal treatment of powders or mixtures thereof other than sintering
    • C04B35/62655Drying, e.g. freeze-drying, spray-drying, microwave or supercritical drying
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/56Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides
    • C04B35/565Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide
    • C04B35/573Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide obtained by reaction sintering or recrystallisation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/56Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides
    • C04B35/565Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide
    • C04B35/575Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide obtained by pressure sintering
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/632Organic additives
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/632Organic additives
    • C04B35/634Polymers
    • C04B35/63404Polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C04B35/63424Polyacrylates; Polymethacrylates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/009After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/5053Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials non-oxide ceramics
    • C04B41/5057Carbides
    • C04B41/5059Silicon carbide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/80After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
    • C04B41/81Coating or impregnation
    • C04B41/85Coating or impregnation with inorganic materials
    • C04B41/87Ceramics
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02Epitaxial-layer growth
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02Elements
    • C30B29/06Silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/38Non-oxide ceramic constituents or additives
    • C04B2235/3817Carbides
    • C04B2235/3826Silicon carbides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/42Non metallic elements added as constituents or additives, e.g. sulfur, phosphor, selenium or tellurium
    • C04B2235/428Silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54Particle size related information
    • C04B2235/5463Particle size distributions
    • C04B2235/5472Bimodal, multi-modal or multi-fraction
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/602Making the green bodies or pre-forms by moulding
    • C04B2235/6027Slip casting
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/608Green bodies or pre-forms with well-defined density
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/61Mechanical properties, e.g. fracture toughness, hardness, Young's modulus or strength
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/616Liquid infiltration of green bodies or pre-forms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/66Specific sintering techniques, e.g. centrifugal sintering
    • C04B2235/661Multi-step sintering
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74Physical characteristics
    • C04B2235/77Density
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/95Products characterised by their size, e.g. microceramics

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Inorganic Insulating Materials (AREA)

Abstract

The present invention relates to an unsiliconized or siliconized wafer consisting essentially of recrystallized silicon carbide, the wafer having a diameter of at least 150 mm and a thickness of between 0.5 and 2 mm, and having a porosity or free silicon content between 15 v/o and 43 v/o.

Description

Oblast technikyTechnical field

Výroba polovodičových součástek, jako jsou diody a tranzistory, příznačně vyžaduje oxidování povrchů tenkých křemíkových plátků, vyleptání dutin do povrchů těchto plátků a nanesení nějaké legovací látky do těchto dutin, například boru, fosforu, arsenu nebo antimonu, a tímto způsobem vytvoření doteků tranzistoru. Tyto oxidační a legovací operace zahrnují rychlé ohřívací a ochlazovací cykly v elektricky vytápěné peci při teplotách sahajících od 1000 °C do 1350 °C. Poté, co se povrch naleptá, se legovací látka obvykle přivádí jako plyn do zúženého spodního konce trubky difúzního pochodu umístěné v peci. Tento plyn pak difunduje do vyleptaných dutin a usazuje se na jejich površích.Typically, manufacturing semiconductor devices such as diodes and transistors requires oxidizing the surfaces of thin silicon wafers, etching the cavities into the wafers' surfaces, and applying some alloying agents to these cavities, such as boron, phosphorus, arsenic, or antimony, and thereby forming transistor contacts. These oxidation and alloying operations include rapid heating and cooling cycles in an electrically heated furnace at temperatures ranging from 1000 ° C to 1350 ° C. After the surface has been etched, the alloying agent is usually supplied as a gas to the tapered lower end of the diffusion process tube housed in the furnace. This gas then diffuses into the etched cavities and settles on their surfaces.

V průběhu oxidačních a difuzních kroků sedí křemíkové plátky na vanách nebo deskách umístěných uvnitř zpracovací trubky. Vana na plátky i zpracovací trubka jsou příznačně vyrobené z materiálu, který má vynikající odolnost proti tepelnému rázu, vysokou mechanickou pevnost, schopnost zachovat si tvar během velkého počtu ohřívacích a chladících cyklů a který neprodukuje plyn, to jest během vytápěcích operací nevnáší do atmosféry pece jakékoli nežádoucí nečistoty. Jeden takový materiál, který splňuje tyto požadavky, je karbid křemíku nasycený křemíkem.During the oxidation and diffusion steps, the silicon wafers sit on the baths or plates located inside the processing tube. The wafer tray and processing tube are typically made of a material having excellent thermal shock resistance, high mechanical strength, ability to retain its shape during a large number of heating and cooling cycles, and which does not produce gas, i.e. does not bring any furnace atmosphere into the furnace atmosphere. undesirable impurities. One such material that meets these requirements is silicon-saturated silicon carbide.

Když se křemíkové plátky zpracovávají ve vaně, je přirozeně žádoucí, aby byl každý plátek ve vaně vystaven shodné koncentraci plynu a průběhům teploty, aby se vyrobil shodný výrobek. Typická je však taková hydrodynamická situace, že se shodné profily najdou pouze ve středu vany, zatímco na koncích van se často najdou nestejné profily, což má za následek nežádoucí stupně usazení legovací látky na koncových plátkách, což způsobuje, že jsou nepoužitelné.When the silicon wafers are processed in a bath, it is naturally desirable that each wafers in the bath be subjected to the same gas concentration and temperature waveforms to produce the same product. However, a typical hydrodynamic situation is that the same profiles are found only in the center of the tub, while unequal profiles are often found at the ends of the tubs, resulting in undesired degrees of alloying on the end sheets, making them unusable.

Jeden běžný způsob zmírnění problému s tímto koncovým efektem je naplnit koncové drážky vany obětními křemíkovými plátky. Nicméně bylo zjištěno, že křemíkové plátky jsou drahé, značně plynatějící, bortí se při vysokých teplotách zpracování, odlupují se částice ve tvaru vloček a mají krátký rozsah užitečné životnosti.One common way to alleviate the problem with this end effect is to fill the end grooves of the tub with sacrificial silicon wafers. However, silicon wafers have been found to be expensive, highly gassy, collapse at high processing temperatures, flake-shaped particles peel off, and have a short useful life range.

Další běžný způsob zmírnění problému koncového efektu je vyplnit koncové drážky vany umělými plátky. Jeden výzkumník například umístil do koncových drážek uhlíkové plátky potažené karbidem křemíku SiC, které měly přesně rozměry sousedících křemíkových plátků. Zjistilo se však, že se tyto plátky odlamují a znečisťují pec uvolněným uhlíkem. Další výzkumník navrhl použití CVD monolitického karbidu křemíku jako umělého plátku. Tento materiál je však známý jako velmi drahý.Another common way to alleviate the end-effect problem is to fill the end grooves of the tub with artificial slices. For example, one researcher placed SiC-coated carbon wafers in the end grooves that were exactly the dimensions of adjacent silicon wafers. However, it has been found that these slices break off and contaminate the furnace with released carbon. Another researcher suggested using CVD monolithic silicon carbide as an artificial wafer. However, this material is known to be very expensive.

Zveřejněný japonský patent 5-283306 informuje o umělém plátku z karbidu křemíku nasyceného křemíkem, který má povlak z oxidu hlinitého/oxidu křemičitého.Japanese Patent Publication 5-283306 discloses an artificial silicon carbide wafer having a silicon-saturated silicon having an alumina / silica coating.

Úkolem předloženého vynálezu je tedy poskytnout nenákladný umělý plátek, který by měl rozměrové, fyzikální i mechanické vlastnosti požadované od umělých plátků.It is therefore an object of the present invention to provide an inexpensive artificial wafer having the dimensional, physical and mechanical properties required of the artificial wafer.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Podle tohoto vynálezu je navržený plátek nenasycený křemíkem, který v podstatě sestává z rekrystalizovaného karbidu křemíku, a tento plátek má průměr alespoň 150 mm a tloušťku ne větší než 2 mm a porezitu mezi 15 v/o a 43 v/o.According to the present invention, a silicon-unsaturated wafer is provided which essentially consists of recrystallized silicon carbide, and the wafer has a diameter of at least 150 mm and a thickness of not more than 2 mm and a porosity between 15 w / o and 43 w / o.

Podle předloženého vynálezu je také navržený plátek z rekrystalizovaného karbidu křemíku, který má průměr alespoň 150 mm a tlouštku ne více než 2 mm a obsahuje mezi 15 v/o a 43 v/o volného křemíku a má na sobě povlak CVD karbidu křemíku.Also provided in accordance with the present invention is a slice of recrystallized silicon carbide having a diameter of at least 150 mm and a thickness of no more than 2 mm and containing between 15 v / o and 43 v / o free silicon and having a silicon carbide CVD coating thereon.

Podle předloženého vynálezu je také vytvořený plátek z rekrystalizovaného karbidu křemíku, který má průměr alespoň 150 mm a tlouštku ne více než 2 mm a obsahuje mezi 25 a 40 v/o volného křemíku, přičemž volný křemík zahrnuje surové, vzájemně spojené vločky volného křemíku, které mají průměry 5 až 50 mikronů.According to the present invention there is also provided a slice of recrystallized silicon carbide having a diameter of at least 150 mm and a thickness of not more than 2 mm and containing between 25 and 40 v / o free silicon, the free silicon comprising raw, interconnected free silicon flakes which have diameters of 5 to 50 microns.

Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Obrázek 1 je mikrosnímek běžného karbidu křemíku nenasyceného křemíkem, na kterém představují světlé oblasti karbid křemíku a tmavé oblasti představují pórovítost.Figure 1 is a micrograph of conventional silicon carbide unsaturated silicon, in which the light regions represent silicon carbide and the dark regions represent porosity.

Obrázek 2 je mikrosnímek provedení nenasyceného křemíkem podle předloženého vynálezu, kde světlé oblasti představují karbid křemíku a tmavé oblasti reprezentují pórovítost.Figure 2 is a photomicrograph of an embodiment of unsaturated silicon according to the present invention, wherein the light regions represent silicon carbide and the dark regions represent porosity.

Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Pro účely tohoto vynálezu se v/o týká objemových procent, w/o se týká hmotnostních procent a obvykle vyráběný výrobek se týká výrobků z Si-SiC vyráběných v souladu s patentem US č. 3,951,587 (patent Alliegro). Navíc výraz plochost se považuje za největší výšku oblouku od střední vztažné roviny, kde střední vztažná rovina je definovaná libovolným průměrem na povrchu plátku.For the purposes of the present invention, v / o refers to volume percent, w / o refers to weight percent, and the commonly manufactured article refers to Si-SiC products manufactured in accordance with US Patent No. 3,951,587 (Alliegro patent). In addition, the expression flatness is considered to be the largest arc height from the center reference plane, where the center reference plane is defined by any diameter on the wafer surface.

Počáteční pokusy stávajících vynálezců zkoušely jako materiál umělého plátku karbid křemíku nasycený křemíkem, zejména CRYSTAR obsahující asi 15 % volného křemíku a asi 85 % bímodálního SiC a vyráběný Norton Company z Worcester, MA. Bylo však zjištěno, že by běžný proces lití CRYSTAR (bimodální SiC smíchaný na licí břečku odlitou v pórovité sádrové formě) nemohl úspěšně vytvořit silný sochor podrobí telný krájení na plátky. Zejména pokud byla licí břečka odlitá tlustší než asi 20 mm do hloubky, vyvíjely by se ve výsledném sochoru díky zbytkovým pnutím při sušení nebo vypalování praskliny.Initial experiments by existing inventors tested silicon-saturated silicon carbide, in particular CRYSTAR containing about 15% free silicon and about 85% bimodal SiC, manufactured by the Norton Company of Worcester, MA as an artificial wafer material. However, it has been found that the conventional casting process of CRYSTAR (a bimodal SiC mixed on a casting slurry cast in a porous gypsum mold) could not successfully produce a strong billet capable of slicing. Especially if the casting slurry was cast thicker than about 20 mm in depth, it would develop cracks in the resulting billet due to residual stresses during drying or firing.

Má se za to, že tento proces selhal proto, že se voda, která zbyla v pórech surového tělesa po odlití břečky, přeměnila při následném ohřátí na polapenou páru. Náběh vnitřního tlaku vyvolaný touto párou nutil odlité těleso k praskání a borcení. Nynější vynálezci si všimli, že pojetí běžné licí břečky vytvářelo v litém tělese pouze okolo 15 v/o porezity a pórové kanály pouze okolo 2 mikronů (měřeno rtuťovou porozimetrií) a předpokládali, že tato úroveň porezity nebyla v podstatě dostatečná, aby zajistila souvislé kanály vhodné pro unikání zbývající vody během běžného sušení. Také předpokládali, že gradienty měrné hmotnosti vytvořené běžným litím licí břečky přispívaly k problému pukání, protože tyto gradienty vytvářely při ohřívání tepelná napětí.This process is believed to have failed because the water remaining in the pores of the raw body after the slurry has been cast has been converted to trapped steam upon subsequent heating. The internal pressure induced by this steam forced the cast body to crack and warp. The present inventors have noticed that the concept of a conventional casting slurry produced only about 15 v / o porosity in the cast body and pore channels of only about 2 microns (measured by mercury porosimetry) and assumed that this level of porosity was not substantially sufficient to provide continuous channels suitable to escape the remaining water during normal drying. They also assumed that the specific gravity gradients created by conventional casting slurry casting contributed to the fracture problem, as these gradients created thermal stresses during heating.

Stávající vynálezci také zkoušeli volné lití. Metoda volného lití vytvořila tenký plátek, který měl tloušťku asi 3 mm (aby se pamatovalo na zborcení během vypalování), který pak byl povrchově obroušen na požadovanou tloušťku 0,5 až 1,0 mm. Vypálený výrobek měl porezitu asi 15-16 v/o. Protože je však požadovaná brusná operace pracovně náročná a odstraňuje více než polovinu materiálu plátku, považovalo se otevřené lití za nepřípustně nevýkonné a nákladné. Další pokusy o volné odlití licí břečky blíže k požadované tloušťce plátku měly za následek surové plátky, které se během sušení a vyúpalování bortily.The present inventors have also tried free casting. The free casting method produced a thin sheet having a thickness of about 3 mm (to remember the warping during firing), which was then sanded to the desired thickness of 0.5 to 1.0 mm. The fired product had a porosity of about 15-16 v / o. However, since the desired grinding operation is labor intensive and removes more than half of the wafer material, open casting was considered inadmissible inefficient and expensive. Further attempts to cast the slurry closer to the desired wafer thickness resulted in crude slices that collapsed during drying and peeling.

Stávající vynálezci pak uvažovali o vymrazovacím lití břečky bimodálního karbidu křemíku a neočekávaně zjistili, že vymrazovací lití poskytlo tenký, rozměrově přesný sochor, který se během zpracování nebortil nebo nepraskal, byl snadno dělitelný na plátky a poté co byl rozřezán na plátky zajišťoval dostatčnou pevnost.The present inventors then considered freeze casting of bimodal silicon carbide slurry and unexpectedly found that the freeze casting provided a thin, dimensionally accurate billet that did not collapse or crack during processing, was easily sliced, and after being sliced to provide sufficient strength.

Má se za to, že proces vymrazovacího lití poskytuje nevypálené těleso sochoru, které je zejména vhodné pro požadavky velkovýroby SiC umělých plátků. Je-li břečka odlitá vymrazovacím litím, nedosahuje voda při vzniku krystalů ledu 4 % zvětšení objemu. Protože se vymrazovací lití provádí v uzavřeném prostoru, má expanze částice ledu ten účinek, že napěchuje částice SiC blíže k sobě (porovnáváno s napěchováním SiC licí břečky) v oblastech, které nejsou dotčené částicemi ledu. Navíc bylo pozorováno, že krystaly ledu vytvořené při vymrazovacim lití jsou vzájemně propojené a tak vytvářejí při sušení kanály pórů. Ačkoliv má tedy těleso vytvořené vymrazovacim litím totéž celkové objemové procento tuhých částic jako těleso z běžné licí břečky (to jest asi 72 v/o) , má těleso zhotovené vymrazovacim litím jak větší, vzájemně propjené póry, tak i lepší vazbu mezi částicemi. Lepší vazba mezi částicemi poskytuje litému tělesu nejen dobrou pevnost (i přes větší velikost pórů), nýbrž i dobrou pevnost slinutému tělesu, protože více stlačená zrna SiC tvoří během rekrystalizace mnohem ochotněji krčky. Protože vzájemně propojené póry poskytují kanál pro únik páry a vazba vrchních částic zajišťuje povrchovou pevnost, zdá se, že pro velkovýrobu umělých plátků z SiC se vymrazovací lití vyhýbá problémům, s kterými se setkává běžný způsob lití licí břečky.It is believed that the freeze-casting process provides an unburned billet body which is particularly suited to the requirements of mass production of SiC artificial sheets. If the slurry is cast by freeze-casting, the water does not reach a 4% volume increase when ice crystals are formed. Since the freezing casting is carried out in an enclosed space, the expansion of the ice particle has the effect of ramming the SiC particles closer together (compared to the ramming of the SiC slurry) in areas not affected by the ice particles. In addition, it has been observed that the ice crystals formed in the freeze molding are interconnected and thus form pore channels upon drying. Thus, although the freeze-cast body has the same total volume percent solids as the conventional slurry body (i.e., about 72 v / o), the freeze-cast body has both larger interconnected pores and better bond between the particles. Better particle-to-particle bonding not only gives the cast body good strength (despite larger pore size), but also good sintered body strength, as more compressed SiC grains form more readily the necks during recrystallization. Since the interconnected pores provide a vapor escape channel and the bonding of the top particles provides surface strength, it appears that for large-scale production of SiC artificial wafer, freeze-casting avoids the problems encountered in the conventional casting slurry casting process.

Další výhoda předloženého vynálezu je to, že jeho výhodné provedení nemusí zahrnovat krok vakuové sublimace vyžadovaný typicky během běžného vymrazovacího lití karbidu křemíku. Bez jakéhokoli přání, aby to bylo spojeno s nějakou teorií, se má za to, že je vakuová sublimace nežádoucí proto, že zhutňování zrn SiC během vymrazování poskytuje relativně pevnou kosterní strukturu odolnou vůči pohybu (a tedy praskání), když se odstraňuje voda. Navíc poskytují relativně prostorné kanály pórů vytvořené krystaly ledu snížené kapilární tlaky a zmenšená pnutí při sušení.Another advantage of the present invention is that its preferred embodiment need not include the vacuum sublimation step required typically during conventional silicon carbide freeze casting. Without wishing to be bound by any theory, it is believed that vacuum sublimation is undesirable because the compaction of the SiC grains during freezing provides a relatively strong, skeletal structure resistant to movement (and thus cracking) when water is removed. In addition, the relatively spacious pore channels formed by the ice crystals provide reduced capillary pressures and reduced drying stresses.

Podle jednoho výhodného provedení předloženého vynálezu se jeden plátek na bázi SiC vyrábí a používá v procesu, který sestává z:According to one preferred embodiment of the present invention, one SiC-based wafer is produced and used in a process comprising:

a) smísení prášku karbidu křemíku , vody a inhibitoru růstu krystalu ledu pro vyrobení licí břečky,(a) mixing silicon carbide powder, water and an ice crystal growth inhibitor to produce a slurry;

b) vymrazení licí břečky přibližně při -85 °C pro výrobu zmrazeného odlitku,b) freezing the casting slurry at approximately -85 ° C for the production of frozen castings,

c) přirozené sušení zmrzlého odlitku pro částečné odstranění vody,c) natural drying of the frozen casting for partial water removal,

d) sušení odlitku asi při 200 °C přibližně po dobu 24 hodin,d) drying the casting at about 200 ° C for approximately 24 hours,

e) vakuové předslinování tělesa pro vytvoření rekrystalizovaného sochoru, který má pevnost za syrová asi 35 MPa,e) vacuum precalination of the body to form a recrystallized billet having a green strength of about 35 MPa;

f) řezání sochoru na plátky,f) cutting billet into slices,

g) volitelné sycení plátků křemíkem a/nebo jejich povlečení CVD a(g) optional saturation of the wafers with silicon and / or CVD coatings; and

h) umístění plátků ve vaně.h) placing the petals in the tub.

U shora popsaného provedení sestává břečka typicky z rozdělení prášku bimodálního SiC, který zahrnuje asi mezi 15 a přibližně 41 v/o hrubých zrn SiC, která mají velikost částic sahající od 10 do 150 mikronů (surová frakce) a asi mezi 34 a přibližně 60 v/o jemných zrn SiC, která mají velikost částic sahající mezi 1 a 4 mikrony (jemná frakce). Jemná frakce s výhodou tvoří přibližně mezi 36 a 42 v/o licí břečky a má průměrnou velikost částic asi 2-3 mikrony, zatímco surová frakce tvoří mezi 33 v/o a 38 v/o licí břečky a má průměrnou velikost částic okolo 60 mikronů. Když je velikost surových částic SiC nad asi 150 mikronů, blíží se to polovině příčného řezu konečného plátku a v dokončeném plátku se pozoruje během řezání vytrhávání zrn.In the above embodiment, the slurry typically consists of a bimodal SiC powder distribution comprising between about 15 and about 41 v / o coarse SiC grains having a particle size ranging from 10 to 150 microns (crude fraction) and between about 34 and about 60 v SiO fine grains having a particle size ranging between 1 and 4 microns (fine fraction). The fine fraction preferably constitutes between about 36 and 42 w / o casting slurry and has an average particle size of about 2-3 microns, while the crude fraction forms between 33 w / o and 38 v / o casting slurry and has an average particle size of about 60 microns. When the raw SiC particle size is above about 150 microns, it is close to half the cross-section of the final wafer and grain peeling is observed in the finished wafer.

Voda je obecně zahrnutá do licí břečky v množství dostatečném pro vytvoření licí břečky, která má asi od 50 do 85 v/o tuhých řástic. Nicméně jako kapalný nosič licí břečky mohou být vhodně použita další rozpouštědla podléhající vymrazovacímu lití, jako je glycerín, ethanol, methanol, hexan.Water is generally included in the casting slurry in an amount sufficient to form a casting slurry having from about 50 to about 85 w / o solid particles. However, other freeze-casting solvents such as glycerin, ethanol, methanol, hexane may suitably be used as the liquid carrier of the slurry.

Licí břečka také s výhodou obsahuje inhibitor růstu krystalů ledu. Typická technika vymrazovacího lití vytváří krystaly ledu velké až 5000 - 10000 pm jak na vnitřní straně tak i na vnější straně vymrazeného odlitku. Následné sublimační sušení a vypalování těchto těles ukazuje velké izolované póry ( zbytky po velkých krystalech ledu). Tyto izolované póry působí jako trhliny, které znehodnocují jak pevnost za syrová, tak i výslednou pevnost. Inhibitor růstu krystalů ledu zabraňuje velkým krystalickým útvarům tím, že nutí licí břečku mrznout ve formě nepatrných krystalů řádově pouze velikosti 5-50 mikronů. Typické inhibitory růstu ledových krystalů zahrnují sloučeniny s tvořícím vodíkovým můstkem, jako je glycerín a všechny ze sloučenin podobně identifikovaných v patentu US č. 4,341,725 (Weaverův patent), jejichž úplný podrobný popis je připojený prostřednictvím odkazu. Inhibitor růstu ledových krystalů zahrnuje typicky přibližně mezi 0,2 w/o a asi 5 w/o licí břečky, s výhodou asi mezi 1 w/o a asi 1,5 w/o. U výhodnějších provedení obsahuje glycerín kolem 1 w/o licí břečky. Požadované množství inhibitoru růstu krystalů ledu tedy závisí na obsahu tuhých, složek řídké kaše, přičemž při vysokém obsahu tuhých složek vyžadují řídké kaše méně inhibitoru. Další typické složky licí břečky zahrnují obvyklá množství běžných licích přísad. Například se mohou použít ztekucovací činidla, jako je NaOH a Na2SiO3. V rozsahu asi od 0,25 w/o do 4,0 w/o tuhých složek může být také přítomné nějaké pojivo. U výhodných provedení se používá asi na úrovni 1 w/o tuhých podílů akrylové latexové pojivo.The slurry also preferably comprises an ice crystal growth inhibitor. A typical freeze casting technique produces ice crystals up to 5,000 - 10,000 pm both on the inside and on the outside of the frozen cast. Subsequent sublimation drying and firing of these bodies reveals large isolated pores (residues of large ice crystals). These insulated pores act as cracks that degrade both the green strength and the resulting strength. The ice crystal growth inhibitor prevents large crystalline formations by forcing the casting slurry to freeze in the form of tiny crystals of the order of only 5-50 microns. Typical inhibitors of ice crystal growth include hydrogen bridge forming compounds such as glycerin and all of the compounds similarly identified in US Patent No. 4,341,725 (Weaver's patent), the entire detailed description of which is incorporated by reference. The ice crystal growth inhibitor typically comprises between about 0.2 w / o and about 5 w / o casting slurry, preferably between about 1 w / o and about 1.5 w / o. In more preferred embodiments, the glycerin comprises about 1 w / o casting slurry. Thus, the required amount of ice crystal growth inhibitor depends on the solids content of the slurry, and at high solids content, the slurries require less inhibitor. Other typical casting slurry components include conventional amounts of conventional casting additives. For example, liquefying agents such as NaOH and Na 2 SO 3 may be used. Binder may also be present in the range of about 0.25 w / o to 4.0 w / o solids. In preferred embodiments, an acrylic latex binder is used at about 1 w / o solids.

Aby se zajistila homogenní licí břečka, míchají se typicky složky licí břečky v kulovém mlýně vyčerpaném na hladinu vakua přibližně mezi 27 a 30 palců Hg a odvalujícím se alespoň po dobu kolem 17 hodin.To ensure a homogeneous casting slurry, the casting slurry components are typically mixed in a ball mill exhausted to a vacuum level of between about 27 and 30 inches Hg and rolling for at least about 17 hours.

Krok vymrazení u tohoto provedení (často nazývaný vymrazovací lití) zahrnuje s výhodou odlití licí břečky do nepropustné formy a snižování její teploty dokud tekutý nosič nezmrzne, čímž licí břečka ztuhne. Zmrznutí licí δThe freezing step in this embodiment (often called freeze casting) preferably comprises casting the casting slurry into an impermeable mold and lowering its temperature until the liquid carrier freezes, thereby solidifying the casting slurry. Casting freeze δ

břečky obecně znamená snížení její teploty na teplotu přibližně mezi -20 °C a -100 °C po dobu asi mezi 30-180 minut, jehož výsledkem je zmrzlé odlité těleso, které má pouze malé krystaly ledu, to jest 5-50 mikronů. Nepropustná forma je s výhodou vyrobená ze silikonového kaučuku, který se může od zmrzlého tělesa snadno odloupnout.The slurry generally means lowering its temperature to between about -20 ° C and -100 ° C for about 30-180 minutes, resulting in a frozen cast body having only small ice crystals, i.e. 5-50 microns. The impermeable mold is preferably made of silicone rubber, which can easily peel off the frozen body.

Krok přirozeného sušení podle výhodného provedení slouží pro odstranění dosti volné vody z odlitku, aby to umožnilo umístit jej do vyhřívané sušárny bez praskání. Přirozené sušení se může provádět jednoduchým vyjmutím zmrzlého tělesa z jeho formy a ponecháním ho trvale ve vzduchu asi po dobu 24 hodin. Typické podmínky a doby sušení pro přirozené sušení se pohybují mezi 20 a 30 °C, s výhodou 25 °C; přibližně mezi tlakem 0,01 a více atm, s výhodou při tlaku 1 atm; a mezi přibližně 18 a asi 48 hodinami, s výhodou kolem 24 hodin.The natural drying step of the preferred embodiment serves to remove enough free water from the cast to allow it to be placed in a heated dryer without cracking. Natural drying can be accomplished by simply removing the frozen body from its mold and leaving it permanently in the air for about 24 hours. Typical conditions and drying times for natural drying are between 20 and 30 ° C, preferably 25 ° C; between about 0.01 and more atm, preferably at about 1 atm; and between about 18 and about 48 hours, preferably about 24 hours.

Krok vysokoteplotního sušení podle výše uvedeného provedení se příznačně provádí při vyšší teplotě a po delší dobu než u kroku přirozeného sušení a odstraňuje v podstatě všechnu vodu absorbovanou v odlitku. Typické podmínky a doby sušení se pro tento krok pohybují mezi 80 °C a 200 °C, s výhodou 140 °C; mezi tlakem asi 0,01 a 1 atm, s výhodou při tlaku 1 atm; a mezi přibližně 18 a asi 48 hodinami, s výhodou okolo 24 hodin. Neočekávaně bylo zjištěno, že se může těleso vymrazeného odlitku vhodně sušit při atmosferickém tlaku za těchto podmínek bez praskání. Jak bylo uvedeno výše, zjistilo se, že běžně vyrobená tělesa z licí břečky SiC za vysoké teploty a podmínek přirozeného sušení praskají. Protože proces sublimačního sušení nevyžaduje následné sušení ve vakuu, je výrazně méně nákladné než běžné zpracování SiC.The high temperature drying step of the above embodiment is typically carried out at a higher temperature and for a longer time than the natural drying step and removes substantially all of the water absorbed in the casting. Typical conditions and drying times for this step are between 80 ° C and 200 ° C, preferably 140 ° C; between about 0.01 and 1 atm, preferably at about 1 atm; and between about 18 and about 48 hours, preferably about 24 hours. Unexpectedly, it has been found that the body of the freeze cast can be suitably dried at atmospheric pressure under these conditions without cracking. As mentioned above, it has been found that commercially produced SiC slurry bodies burst under high temperature and natural drying conditions. Since the freeze-drying process does not require subsequent vacuum drying, it is significantly less expensive than conventional SiC processing.

Vysušený odlitek vyrobený v souladu s tímto provedením vykazuje objemovou hmotnost alespoň okolo 1,8 g/cc a čtyřbodovou pevnost v ohybu alespoň okolo 5 MPa. Velikost jeho pórů sahá asi od 5 do 50 mikronů. Jeho průměrná velikost póru je asi 15 mikronů. Naproti tomu má běžně sušený odlitek SiC průměrnou velikost póru pouze okolo 2 mikronů.The dried casting produced in accordance with this embodiment has a bulk density of at least about 1.8 g / cc and a four-point bending strength of at least about 5 MPa. Its pore size ranges from about 5 to 50 microns. Its average pore size is about 15 microns. In contrast, a commercially dried SiC casting has an average pore size of only about 2 microns.

Krok předběžného vakuového slinováni podle tohoto výhodného provedeni slouží pro vytvořeni rekrystalizace bez praskání, to jest růstu krčků mezi zrny SiC bez zhuštění. To se může provádět přibližně při 1900-1950 °C a ve vakuu okolo 0,5 torr v atmosféře Ar. Zatímco bylo zjištěno, že běžné odlitky SiC za těchto podmínek praskají, má se za to, že tělesa zhotovená vymrazovacim litím podle tohoto vynálezu nepraskala, protože relativně velké kanály pórů vytvořené krystaly ledu mají za následek nízké kapilární tlaky a nízká napětí při sušení, stejně jako jednotnou měrnou hmotnost napříč té části, která vzdoruje tepelným pnutím.The pre-vacuum sintering step of this preferred embodiment serves to produce a crack-free recrystallization, i.e., neck growth between the SiC grains without densification. This can be done at about 1900-1950 ° C and under a vacuum of about 0.5 torr in an Ar atmosphere. While conventional SiC castings have been found to burst under these conditions, it is believed that the frost casting bodies of the present invention do not crack because the relatively large pore channels formed by the ice crystals result in low capillary pressures and low drying stresses as well as uniform density across the portion that resists thermal stresses.

Rekrystalizovaný sochor vyrobený podle tohoto provedení vykazuje objemovou hmotnost alespoň kolem 1,8 g/cc. Jeho porezita sahá od 25 v/o do 43 v/o. Jeho velikost pórů sahá asi od 5 do 50 mikronů. Jeho průměrná velikost póru je okolo 15 mikronů. Naproti tomu má běžný rekrystalizovaný odlitek SiC porezitu kolem 16 v/o a průměrnou velikost póru okolo 2 mikronů. Jeho pevnost, pokud se měří opakovaným dvouosým ohybem, je alespoň 30 MPa, typicky mezi 30 a 50 MPa.The recrystallized billet produced according to this embodiment has a bulk density of at least about 1.8 g / cc. Its porosity ranges from 25 w / o to 43 w / o. Its pore size ranges from about 5 to 50 microns. Its average pore size is about 15 microns. In contrast, a conventional recrystallized SiC casting has a porosity of about 16 v / o and an average pore size of about 2 microns. Its strength, when measured by repeated biaxial bending, is at least 30 MPa, typically between 30 and 50 MPa.

Po předběžném slinování se rekrystalizovaný sochor řeže běžnými postupy, například diamantovým kotoučem nebo drátem, na svůj konečný rozměr. Ve srovnání s méně porézními běžnými sochory SiC se rekrystalizovaný sochor SiC podle tohoto provedení řeže na tenké plátky SiC snadněji. Struktura předem slinovaného sochoru je taková, že má dostatečnou manipulační pevnost, ale je snadno řezatelná na dobrou jakost povrchu a rovinnost. Například ze sochoru o průměru 15 cm se může během pouhých 5 minut uříznout plátek tlustý 1 mm vyrobený v souladu s tímto vynálezem. Na rozdíl od toho se má za to, že by sochor SiC z licí břečky o vyšší měrné hmotnosti vyžadoval na řezání asi 60 minut a úplně hutný sochor z SiC by vyžadoval na řezání kolem 120 minut. V souladu s tímto provedením je obvykle po pouhém nařezání diamantovou pilou možné získat umělé plátky z rekrys táli zo váného karbidu křemíku, které mají průměry přibližně mezi 150 a asi 300 mm, tlouštku mezi asi 0,5 a přibližně 2 mm, s výhodou mezi 0,5 mm a 1,5 mm a ještě výhodněji asi mezi 0,5 a 1,0 mm; a rovinnosti mezi přibližně 25 a asi 100 mikronů, s výhodou méně než asi 50 mikronů. Pokud se plátek následně sytí křemíkem, může být potřeba jej po krátkou dobu rotačně brousit, aby se odstranilo několik mikronů a docílilo se plochosti méně než 100 pm.After pre-sintering, the recrystallized billet is cut to its final dimension by conventional techniques, such as diamond disk or wire. Compared to less porous conventional SiC billets, the recrystallized SiC billet of this embodiment is easier to cut into thin SiC slices. The structure of the pre-sintered billet is such that it has sufficient handling strength but is easily cut to good surface quality and flatness. For example, a 1 mm thick slice made in accordance with the present invention can be cut from a billet having a diameter of 15 cm in just 5 minutes. In contrast, it is believed that a SiC billet of higher density gravel would require about 60 minutes to cut and a fully dense SiC billet would require about 120 minutes to cut. In accordance with this embodiment, it is usually possible to obtain artificial silicon carbide slices having a diameter of between about 150 and about 300 mm, a thickness of between about 0.5 and about 2 mm, preferably between 0 and 0, after simply cutting with a diamond saw. 5 mm and 1.5 mm and even more preferably between about 0.5 and 1.0 mm; and a flatness of between about 25 and about 100 microns, preferably less than about 50 microns. If the wafer is subsequently saturated with silicon, it may be necessary to rotate it for a short time to remove a few microns and achieve a flatness of less than 100 µm.

Konečný krok vypalování způsobuje nepropustnost plátku pro plyny nebo kapaliny. To typicky zahrnuje buď napouštění pórézního plátku křemíkem, aby se odstranila pórézita, a/nebo jeho CVD potažení nějakým nepropustným keramickým materiálem, jako je karbid křemíku. Pokud se zvolí sycení křemíkem, může se provádět v souladu s US patentem č. 3,951,587 (Alliegro patent), jehož popis je začleněný odkazem. Neočekávaně bylo zpozorováno, že plátky nasycené křemíkem měly plochost kolem 100 pm. Naproti tomu bylo zjištěno, že se rozměrově podobné běžné surové odlitky SiC nadměrně ohýbají, což si vynucuje silnější odlitek a nákladnější konečné obrábění, aby se vyrobil týž plochý produkt.The final firing step makes the wafer impermeable to gases or liquids. This typically involves either impregnating the porous sheet with silicon to remove porosity and / or CVD coating it with some impermeable ceramic material, such as silicon carbide. If silicon saturation is chosen, it can be carried out in accordance with US Patent No. 3,951,587 (Alliegro patent), the disclosure of which is incorporated by reference. Unexpectedly, it was observed that the silicon-saturated slices had a flatness of about 100 µm. On the other hand, it has been found that dimensionally similar conventional SiC raw castings excessively bend, requiring thicker casting and more expensive final machining to produce the same flat product.

Plátek nasycený křemíkem podle výhodného provedení předloženého vynálezu vykazuje objemovou hmotnost alespoň kolem 2,75 g/cc. Jeho vločky volného křemíku sahají přibližně od 5 do 50 mikronů na průměru. Je úplně hutný. Naproti tomu běžně vyrobený plátek SiC nasycený křemíkem má vločky volného křemíku, které mají průměr pouze kolem 2 mikronů.The silicon-saturated wafer of the preferred embodiment of the present invention has a bulk density of at least about 2.75 g / cc. Its free silicon flakes range from about 5 to 50 microns in diameter. He's totally dense. In contrast, a conventional silicon-saturated SiC wafer has free silicon flakes having a diameter of only about 2 microns.

Mikrostruktura tohoto provedení podle předloženého vynálezu vypadá tak, že má tři odlišné fáze materiálu, které zahrnuji: fázi surových zrn SiC, fázi surového volného křemíku a smíšenou fázi sestávající z jemných zrn SiC a z jemných vloček volného křemíku. V závislosti na tom, zda je umělý plátek SiC nasycený křemíkem, tento plátek SiC typicky sestává z:The microstructure of this embodiment of the present invention appears to have three distinct material phases including: a raw SiC grain phase, a raw free silicon phase, and a mixed phase consisting of fine SiC grains and fine free silicon flakes. Depending on whether the synthetic SiC sheet is saturated with silicon, this SiC sheet typically consists of:

a) přibližně mezi 15v/o a 41 v/o (s výhodou 33 až 38 v/o) zrn karbidu křemíku, která mají průměr mezi 10 μπι a 150 μπι,(a) approximately between 15v / o and 41 v / o (preferably 33 to 38 v / o) silicon carbide grains having a diameter between 10 μπι and 150 μπι,

b) mezi přibližně 34 v/o a 60 v/o (s výhodou 36 až 42 v/o) zrn karbidu křemíku, která mají průměr mezi 1 pm a 4 pm, ab) between about 34 w / o and 60 w / o (preferably 36 to 42 w / o) silicon carbide grains having a diameter between 1 µm and 4 µm, and

c) mezi 25 v/o a 40 v/o volného křemíku nebo poréznosti. Porézita plátku nenasyceného křemíkem se vyznačuje typickým rozložením velikosti hrubých (5-50 pm) pórů a jemných pórů, zatímco volný křemík plátku nasyceného křemíkem se vyznačuje volnými křemíkovými vločkami, které mají průměry 5-50' pm, a základní hmotou voného křemíku, která obklopuje jemná zrna SiC. Viz obrázek 2. U některých provedení je s výhodou mezi 35 v/o a 40 v/o volného křemíku. V porovnání s tím bylo zjištěno, že jsou mikrostruktury podle známého stavu techniky charakterizovány jednotnou strukturou smísené fáze zahrnující velká zrna SiC, malá zrna SiC a malé vločky volného křemíku nebo porézitu. Viz obrázek 1.(c) between 25 v / o and 40 v / o free silicon or porosity. The porosity of the unsaturated silicon wafer is characterized by the typical size distribution of the coarse (5-50 pm) and fine pores, while the free silicon wafer of the silicon-saturated wafer is characterized by loose silicon flakes having diameters of 5-50 µm and a scented silicon matrix surrounding fine grains SiC. See Figure 2. In some embodiments, preferably between 35 v / o and 40 v / o free silicon. In comparison, it has been found that prior art microstructures are characterized by a uniform mixed phase structure comprising large SiC grains, small SiC grains and small free silicon flakes or porosity. See Figure 1.

Pískování plátku z SiC nasyceného křemíkem může odstranit přebytek volného křemíku, který se vycedil na povrchu díky objemové expanzi křemíku při tuhnutí, a může se dělat běžnými postupy pískování. Protože tyto plátky mají vysokou pevnost, nelámou se, pokud jsou podrobené pískování.The sanding of a silicon-saturated SiC sheet can remove excess free silicon that has been stripped off the surface due to the solidification of the silicon by solidification, and can be done by conventional sanding procedures. Because these sheets have high strength, they do not break when subjected to sandblasting.

Ačkoliv výše popsané provedení předloženého vynálezu využívá pro výrobu tenkého, pevného plátku SiC vymrazovací lití, předpokládá se také, že se užitečné plátku SiC mohou získat řadou alternativních postupů, které zahrnují: a) slisování sochoru SiC za tepla při 1750 °C a 3000 psi; b) lití gelu a předběžné slinování sochoru z SiC v souladu s US patentem č. 5,145,908; c) izostatické slisováni sochoru z SiC za studená a d) lití pásu nebo vylisování válce a poté rekrystalizování licí břečky SiC pro výrobu vypáleného plátku SiC, který má porézitu okolo 21 %.Although the above-described embodiment of the present invention employs freeze-molding to produce a thin, solid SiC wafer, it is also contemplated that useful SiC wafer can be obtained by a variety of alternative processes including: a) hot pressing the SiC billet at 1750 ° C and 3000 psi; b) gel casting and pre-sintering the billet of SiC in accordance with US Patent No. 5,145,908; (c) cold isostatic compression of the billet of SiC; and (d) strip casting or roll molding and then recrystallization of a SiC slurry to produce a fired SiC wafer having a porosity of about 21%.

Nové keramické výrobky z rekrystalizovaného karbidu křemíku podle předloženého vynálezu mohou být použity v běžných aplikacích karbidu křemíku nasycených křemíkem nebo aplikacích karbidu křemíku povlečených CVD včetně těch aplikací, které jsou uvedené v Alliegrově patentu. Mohou také najít použití jako pevné disky trvalých řídících programů souboru u počítače, jako podložka pro další aplikace v elektornice, nebo jako odrazové desky u van na plátky. Zejména se předpokládá podložka disku z karbidu křemíku pro použití v sestavě pohonu disku, která má hlavu a disk, přičemž disk zahrnuje podložku disku, kde tato podložka disku obsahuje a) mezi 15 v/o a 43 v/o volného křemíku nebo porézity, s výhodou mezi 25 v/o a 40 v/o; s výhodou má plochost mezi 25 pm a 100 pm; c) s výhodou má bimodální rozdělení zrn SiC, tedy hrubých a jemných zrn; aThe novel recrystallized silicon carbide ceramic products of the present invention can be used in conventional silicon-saturated silicon carbide applications or CVD-coated silicon carbide applications, including those disclosed in the Alliegr patent. They can also find use as hard drives of persistent file management programs on a computer, as a pad for other applications in the electrical cabinet, or as reflective boards in sliced tubs. In particular, a silicon carbide disk support for use in a disk drive assembly having a head and disk is provided, the disk comprising a disk support, wherein the disk support comprises a) between 15 w / o and 43 w / o free silicon or porosity, preferably between 25 v / o and 40 v / o; preferably, it has a flatness of between 25 µm and 100 µm; c) preferably has a bimodal grain distribution of SiC, i.e. coarse and fine grains; and

d) s výhodou má bimodální rozdělení volného křemíku nebo pórů, tedy hrubých a jemných pórů. Další zamýšlená použití vysoce porézních disků z karbidu křemíku podle předloženého vynálezu (které by mohlo využít nízký pokles tlaku napříč diskem) zahrnují desky plynových hořáků, složené podložky a filtry.d) preferably has a bimodal distribution of free silicon or pores, i.e. coarse and fine pores. Other intended uses of the highly porous silicon carbide disks of the present invention (which could benefit from a low pressure drop across the disk) include gas burner plates, composite pads and filters.

U některých provedení je porézní plátek podle předloženého vynálezu případně povlečený buď vrstvou polysilikonu, nitridu křemíku nebo kysličníku křemičitého umístěného v difuzní vaně, ve které jsou křemíkové plátky také následně zpracovávány při teplotě alespoň kolem 600 °C.In some embodiments, the porous sheet of the present invention is optionally coated with either a layer of polysilicon, silicon nitride or silica placed in a diffusion tub in which the silicon wafers are also subsequently treated at a temperature of at least about 600 ° C.

U některých provedení se plátek nasycený křemíkem a povlečený SiC CVD podle předloženého vynálezu umístí do difuzní vany, do které se následně umístí křemíkové plátky, a tyto plátky se zpracovávají při teplotách nad 1000 °C. Má se za to, že povlak CVD SiC je při těchto teplotách nezbytný, aby bránil oxidaci zrn SiC. Proto se také navrhuje proces, který zahrnuje:In some embodiments, a silicon-saturated wafer coated with a SiC CVD of the present invention is placed in a diffusion tub, in which silicon wafers are subsequently placed, and these wafers are processed at temperatures above 1000 ° C. It is believed that a coating of CVD SiC is necessary at these temperatures to prevent the oxidation of the SiC grains. Therefore, a process is also proposed which includes:

a) umístěni křemíkového plátku do difužni vany, která má v sobě umístěné plátky podle předloženého vynálezu nasycené křemíkem a povlečené SiC CVD, aa) placing a silicon wafer in a diffuser tray having silicon-saturated wafer inserts of the present invention coated with SiC CVD, and

b) zpracování křemíkového plátku při teplotě nad asi 1000 °C.b) processing the silicon wafer at a temperature above about 1000 ° C.

V souladu s předloženým vynálezem je také navržen postup jednoduchého zpracování plátku, který zahrnuje kroky:In accordance with the present invention there is also provided a simple wafer processing process comprising the steps of:

a) připravení plátku z karbidu křemíku podle předloženého vynálezu (která má s výhodou průměr alespoň 200 mm a ještě výhodněji alespoň 300 mm) v podstatě, v horizontální poloze aa) preparing the silicon carbide wafer of the present invention (preferably having a diameter of at least 200 mm, and more preferably at least 300 mm) in a substantially horizontal position; and

b) umístění křemíkového plátku (který má s výhodou průměr alespoň 200 mm a ještě výhodněji alespoň 300 mm) na disk z karbidu křemíku ab) placing a silicon wafer (which preferably has a diameter of at least 200 mm, and more preferably at least 300 mm) on the silicon carbide disk; and

c) ohřívání křemíkového plátku rychlostí alespoň 100 °C za sekundu.c) heating the silicon wafer at a rate of at least 100 ° C per second.

V souladu s předloženým vynálezem je také navržený způsob čistění zpracovacích komor jednotlivých plátků, který pozůstává z kroků:In accordance with the present invention there is also provided a method for cleaning the processing chambers of individual slices, which comprises the steps of:

a) opatření budiče ve zpracovací komoře,a) exciter measures in the processing chamber,

b) umístění křemíkového plátku na tento budič,b) placing a silicon wafer on the exciter,

c) zpracovávání křemíkového plátku,c) processing of silicon wafer,

d) odstranění křemíkového plátku,d) silicon wafer removal,

e) umístění plátku z karbidu křemíku podle předloženého vynálezu (který má s výhodou průměr alespoň 200 mm a ještě výhodněni alespoň 300 mm) na budič ae) placing a wafer of silicon carbide according to the present invention (which preferably has a diameter of at least 200 mm and even more preferably at least 300 mm) on the exciter; and

f) čištění zpracovací komory.f) cleaning the processing chamber.

Podle předloženého vynálezu je také poskytnut způsob zpracování plochého panelového displeje, který zahrnuje kroky:According to the present invention there is also provided a method of processing a flat panel display comprising the steps of:

a) provedení postupu pro plátky z karbidu křemíku podle předloženého vynálezu (které mají s výhodou délku alespoň 165 nm a šířku alespoň 265 mm) v podstatě v horizontální rovině,a) carrying out the process for the silicon carbide slices of the present invention (which preferably have a length of at least 165 nm and a width of at least 265 mm) in a substantially horizontal plane,

b) umístění ploché skleněné desky (která má s výhodou délku i šířku alespoň 100 mm) na disk karbidu křemíku ab) placing a flat glass plate (preferably having a length and width of at least 100 mm) on the silicon carbide disk; and

c) zpracování této ploché skleněné desky.c) processing the flat glass sheet.

V souladu s předloženým vynálezem je také navržený způsob plasmového leptání křemíkových plátků, který sestává z kroků:In accordance with the present invention there is also provided a method for plasma etching silicon wafers, which comprises the steps of:

a) připravení křemíkového plátku, který má předem určený průměr alespoň 200 mm,a) preparing a silicon wafer having a predetermined diameter of at least 200 mm,

b) umístění prstence z karbidu křemíku podle předloženého vynálezu (který má vnitřní průměr v podstatě rovný předem určenému průměru křemíkového plátku) kolem křemíkového plátku ab) positioning the silicon carbide ring of the present invention (having an inner diameter substantially equal to a predetermined silicon wafer diameter) around the silicon wafer; and

c) plasmové leptání (s výhodou plasmové leptání do suchého kovu) křemíkového plátku.c) plasma etching (preferably dry metal etching) of the silicon wafer.

PŘÍKLAD IEXAMPLE I

Řídká kaše pro vymrazovací lití byla připravena smícháním následujících materiálů v množstvích uvedených v Tabulce 1 a válením v nádobě po dobu 18 hodin.The slurry for freeze-casting was prepared by mixing the following materials in the amounts indicated in Table 1 and rolling in a vessel for 18 hours.

Tabulka 1Table 1

karbid křemíku (3 mikrony) karbid křemíku (100 F) silicon carbide (3 microns) silicon carbide (100 F) 4680 g 4320 g 4680 g 4320 g * * voda water 1080 g 1080 g BASF Acranol 290D pojivo BASF Acranol 290D binder 137 g 137 g NaOH (IN) NaOH (IN) 81 g 81 g pekařský glycerín baker's glycerin 90 g 90 g Tato řídká kaše byla odplynována ve This slurry was degassed in vakuu a nalita vacuum and poured

polyvinylchloridové trubky, která má vnitřní průměr 6, vnější průměr 6,5 a výšku 10. Tato rubka byla upevněna ke skleněné desce, aby se zabránilo průsaku a vytvořil povrch dna. Tato sestava pak byla umístěna do* zmrazovače při teplotě -85 °C po dobu 3 hodin. Poúplném vymrazení byla trubka odříznuta od sochoru. Sochor zhotovený vymrazovacím litím byl zpočátku sušen přirozeně při přibližně 25 °C po dobu 18 hodin a nakonec se sušil při 140 °C po dobu 48 hodin, aby se odstranila absorbovaná voda. Sochor se pak slinoval přibližně při 1900 °C v atmosféře argonu, aby se uskutečnila rekrystalizace. Porézní rekrystalizovaný sochor byl pak zasucha rozřezán diamantovou pilou s kovovým pojivém na tloušťku 0,040. Tento plátek byl infiltrován roztaveným křemíkem přibližně při teplotě 1800 °C v atmosféře argon/dusík a pak otryskán zrny SiC pro odstranění přebytečného křemíku. Otryskaný plátek měl plochost okolo 100 mikronů. Rotační broušení s diamantovým brusivém poskytlo plochost kolem 50 mikronů. Předpokládá se, že by závěrečné lapování kaší karbidu bóru mohlo vytvořit plochost 20 mikronů.a polyvinyl chloride tube having an inner diameter of 6, an outer diameter of 6.5, and a height of 10. This section was secured to the glass plate to prevent leakage and to form the bottom surface. The assembly was then placed in the freezer at -85 ° C for 3 hours. Upon complete freezing, the tube was cut from the billet. The billet made by freeze-casting was initially dried naturally at approximately 25 ° C for 18 hours and finally dried at 140 ° C for 48 hours to remove absorbed water. The billet was then sintered at approximately 1900 ° C in an argon atmosphere to effect recrystallization. The porous recrystallized billet was then dry-cut with a metal-bonded diamond saw to a thickness of 0.040. This slice was infiltrated with molten silicon at approximately 1800 ° C under an argon / nitrogen atmosphere and then blasted with SiC grains to remove excess silicon. The blasted wafer had a flatness of about 100 microns. Rotary grinding with diamond abrasives provided a flatness of about 50 microns. It is believed that the final lapping of the boron carbide slurries could create a flatness of 20 microns.

PŘÍKLAD IIEXAMPLE II

Unimodální licí břečka karbidu křemíku, která měla průměrnou velikost 3 mikrony, byla nalisována za tepla do grafitové zápustky při přibližně 1850 °C a 3000 psi po dobu 1 hodina. Sochor měl průměr 3, výšku 4 a měrnou hmotnost kolem 2,0 g/cc (okolo 62 % teoretické měrné hmotnosti) . Sochor byl řezán za sucha diamantovým kotoučem pojeným kovem na tloušťku 0,75 mm. Plátek byl napuštěn tekutým křemíkem asi při 1800 °C v atmosféře argon/dusík. Plátek nasycený křemíkem byl pak pro odstranění přebytečného křemíku otryskán zrny karbidu křemíku. Plátek nasycený křemíkem měl plochost kolem 70 mikronů. Některé z otryskaných plátků byly potaženy asi 50 mikrony SiC chemickým srážením par methyltrichlorosilanu ve vodíku a argonu při přibližně 1100A silicon carbide unimodal slurry having an average size of 3 microns was hot pressed into a graphite die at approximately 1850 ° C and 3000 psi for 1 hour. The billet had a diameter of 3, a height of 4, and a specific gravity of about 2.0 g / cc (about 62% of the theoretical specific gravity). The billet was cut dry by a diamond bonded metal disc to a thickness of 0.75 mm. The wafer was impregnated with liquid silicon at about 1800 ° C under an argon / nitrogen atmosphere. The silicon-saturated wafer was then blasted with silicon carbide grains to remove excess silicon. The silicon-saturated wafer had a flatness of about 70 microns. Some of the blasted slices were coated with about 50 microns of SiC by chemical precipitation of methyltrichlorosilane vapors in hydrogen and argon at about 1100

Claims (3)

PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS 1. Nekřemíkovaný plátek sestávajíc! v podstatě z rekrystalizovaného karbidu křemíku, přičemž tento plátek má průměr alespoň 150 mm a tloušťku mezi 0,5 a 2 mm a poréznost mezi 15 v/o a 43 v/o.1. A non-silicon wafer consisting of! essentially from recrystallized silicon carbide, the wafer having a diameter of at least 150 mm and a thickness of between 0.5 and 2 mm and a porosity of between 15 v / o and 43 v / o. 2. Plátek podle nároku 1, vyznačující se tím, že plátek má tloušťku mezi 0,5 mm a 1,5 mm.A wafer according to claim 1, characterized in that the wafer has a thickness between 0.5 mm and 1.5 mm. 3. Plátek podle nároku 2, vyznačující se tím, že plátek má průměr ne více než 300 mm.The wafer of claim 2, wherein the wafer has a diameter of no more than 300 mm. 4. Plátek podle nároku The wafer of claim 3, 3, v y v y z of n n a and č C u at 3 3 í and c í s c í s e E t í t í m, že má poréznost mezi m that has a porosity between 25 25 v/o v / o a and 40 40 v/ in/ o. O. 5. Plátek podle nároku The wafer of claim 3, 3, v y v y z of n n a and č C u at 3 3 í and c í s c í s e E t í t í m, že se karbid křemíku m, the silicon carbide skládá composed ze that zrn grains karbidu carbide křemíku. silicon. 6. Plátek podle nároku The wafer of claim 4, 4, v y v y z of n n a and č C u at 3 3 í and c í s c í s e E
tím, že porézita je charakterizovaná hrubými vzájemně propojenými póry, které mají průměr mezi -5 a 50 /míkeeay-/pm.in that the porosity is characterized by coarse interconnected pores having a diameter of between -5 and 50 µm / µm. 7. 7. Plátek podle nároku 6, v The wafer of claim 6, v yznačuj í yznačuj í c C í and s with e E t í t í m, m, že má tlouštku mezi 0,5 a it has a thickness between 0.5 and 1 mm. 1 mm. 8. 8. Plátek podle nároku 6, v The wafer of claim 6, v yznačuj í yznačuj í c C í and s with e E t í t í m, m, že hrubé póry mají průměr that the coarse pores have a diameter kolem 15 mikronů. around 15 microns. 9. 9. Plátek podle nároku 4, v The wafer of claim 4, v yznačuj í yznačuj í c C í and s with e E t í t í m, m, že SiC má bimodální rozdělení velikosti sestávající that SiC has a bimodal size distribution consisting of z of
hrubých zrn a jemných zrn.coarse grains and fine grains. 10. 10. Plátek podle nároku 9, v y z n The wafer of claim 9 a č u a č u j í c j í c í and s with e E t t í m, í m, že hrubá zrna mají průměr mezi 10 that coarse grains have a diameter between 10 i a 150 i and 150 mikronů. microns. 11. 11. Plátek podle nároku 10, v y z n The wafer of claim 10 a č u a č u j í c j í c í and s with e E t t í m, í m, že jemná zrna mají průměr mezi 1 that the fine grains have a diameter of between a 4 mikrony. and 4 microns. 12. 12. Plátek podle nároku 11, v y z n The wafer of claim 11, wherein: a č u a č u j í c j í c í and s with e E t t í m, í m, že hrubá zrna obsahují mezi 15 a that the coarse grains contain between 15 and 41 v/o 41 in vody. water. 13. 13. Plátek podle nároku 12, v y z n The wafer of claim 12 a č u a č u j í c j í c í and s with e E t t í m, í m, že jemná zrna obsahují mezi 34 a that the fine grains contain between 34 and 60 v/o 60 v / o vody. water.
ηη 14. Plátek z rekrystalizovaného karbodu křemíku, který má průměr alespoň 150 mm a tloušťku ne větší než 2 mm a obsahuje mezi 15 v/o a 43 v/o volného křemíku a má na sobě povlak CVD karbidu křemíku.A slice of recrystallized silicon carbide having a diameter of at least 150 mm and a thickness of not more than 2 mm and comprising between 15 v / o and 43 v / o free silicon and having a silicon carbide CVD coating thereon. 15. Plátek podle nároku 14, vyznačující se tím, že tento plátek má tloušťku mezi 0,5 mm a 1,5 mm. »The wafer of claim 14, wherein the wafer has a thickness of between 0.5 mm and 1.5 mm. »» 16. Plátek podle nároku 15,vyznačující se tím, že plátek má průměr ne více než 300 mm.The wafer of claim 15, wherein the wafer has a diameter of no more than 300 mm. 17. Plátek podle nároku 16,vyznačující se tím, že obsahuje mezi 25 v/o a 40 v/o volného křemíku.17. The wafer of claim 16 comprising between 25 v / o and 40 v / o free silicon. 18. Plátek podle nároku 17,vyznačující se tím, že má plochost mezi 25 μη a 100 μχη.The wafer of claim 17 having a flatness of between 25 μη and 100 μχη. 19. Plátek podle nároku 17,vyznačující se tím, že volný křemík zahrnuje hrubé vzájemně propojené vločky volného křemíku, které mají průměry 5 až 50 mikronů.The wafer of claim 17, wherein the free silicon comprises coarse interconnected free silicon flakes having diameters of 5 to 50 microns. 20. Plátek podle nároku 19,vyznačující se tím, že má tloušťku mezi 0,5 a 1 mm.20. The wafer of claim 19 having a thickness of between 0.5 and 1 mm. 21. Plátek podle nároku 17,vyznačující se tím, že SiC má bímodální rozdělení velikosti zahrnující hrubá zrna SiC a jemná zrna SiC.The wafer of claim 17, wherein the SiC has a bimodal size distribution comprising coarse grains of SiC and fine grains of SiC. 22. Plátek podle nároku 21,vyznačující se tím, že hrubá zrna SiC mají průměr mezi 10 a 150 mikronů.The wafer of claim 21, wherein the coarse SiC grains have a diameter of between 10 and 150 microns. 23. Plátek podle nároku 22,vyznačující se t í m, že jemná zrna SiC mají průměr mezi 1 a 4 mikrony.23. The wafer of claim 22, wherein the fine SiC grains have a diameter of between 1 and 4 microns. 24. Plátek podle nároku 21,vyznačující se tím, že hrubá zrna SiC tvoří mezi 15 a 41 v/o plátku.The wafer of claim 21, wherein the coarse SiC grains form between 15 and 41 w / o of the wafer. 25. Plátek podle nároku 21,vyznačující se tím, že jemná zrna SiC tvoří mezi 34 a 60 v/o plátku.The wafer of claim 21, wherein the fine SiC grains form between 34 and 60 w / w of the wafer. 26. Způsob zahrnující:26. A method comprising: a) vytvoření licí břečky obsahující karbid křemíku,(a) forming a silicon carbide-containing casting slurry; b) zmrazení licí břečky pro vytvoření zmrazeného odlitku,b) freezing the casting slurry to form a frozen casting, c) sušení odlitku,c) drying the casting, d) rekrystalizace odlitku pro vytvoření sochoru ad) recrystallization of the casting to form billet; and e) řezání Sochoru pro vytvoření několika plátků z karbidu křemíku podle nároku 1.e) cutting a billet to form a plurality of silicon carbide slices according to claim 1. 27. Způsob podle nároku 26, vyznačující se tím, že dále zahrnuje krok:27. The method of claim 26, further comprising the step of: 4 f) sycení plátku křemíkem. 4 f) saturating the silicon wafer. 28. Způsob podle nároku 26,vyznačující se 1 t í m, že dále zahrnuje krok:28. The method of claim 26, wherein 1 t in that further comprising the step of: £) potažení plátku CVD karbidu křemíku.£) coating the CVD silicon carbide slice. 29. Způsob podle nároku 26, v y z na ču j í c i s e tím, že licí břečka obsahuje prášek karbidu křemíku, vodu a inhibitor růstu vodních krystalů.29. The method of claim 26 wherein the casting slurry comprises a silicon carbide powder, water, and a water crystal growth inhibitor. 30. Způsob podle nároku 26, vyznačující se tím, že krok sušení spočívá v podstatě z i) sušení vymrazeného odlitku na vzduchu pro částečné odstranění vody a ii) sušení odlitku při přibližně 200 °C asi po 24 hodin.The method of claim 26, wherein the drying step consists essentially of i) air drying the frozen cast to partially remove water and ii) drying the cast at about 200 ° C for about 24 hours. 31. Způsob použití plátku z karbidu křemíku, který zahrnuje kroky:A method of using a silicon carbide wafer comprising the steps of: a) umístění křemíkového plátku do difúzní vany, ve které je také umístěný plátek podle nároku 14.a) placing a silicon wafer in a diffusion bath in which the wafer of claim 14 is also located. 32. Způsob podle nároku 31, vyznačující se tím, že dále zahrnuje:32. The method of claim 31, further comprising: b) zpracování křemíkového plátku při teplotě nad přibližně 1000 stupňů C.b) processing the silicon wafer at a temperature above about 1000 degrees C. 33. Rekrystalizovaný plátek karbidu křemíku, který má t průměr alespoň 150 mm a tlouštku ne více než 2 mm a obsahuje mezi 25 a 40 v/o volného křemíku, přičemž volný křemík i zahrnuje hrubé, vzájemně propojené vločky volného křemíku, které mají průměry 5 až 50 mikronů.33. A recrystallized slice of silicon carbide having a diameter t of at least 150 mm and a thickness of not more than 2 mm and containing between 25 and 40 v / o free silicon, wherein the free silicon i comprises coarse, interconnected free silicon flakes having a diameter of 5 up to 50 microns. 34. Plátek podle nároku 33, v y z n a č u j i c i se tím, že má průměr mezi 150 a 300 mm.34. The wafer of claim 33 having a diameter of between 150 and 300 mm. 35. Plátek podle nároku 34,vyznačující se tím, že má tloušťku mezi 0,5 a 1,5 mm.35. The wafer of claim 34 having a thickness of between 0.5 and 1.5 mm. 36. Plátek podle nároku 35,vyznačující se tím, že má tlouštku mezi 0,5 a 1 mm.36. The wafer of claim 35 having a thickness of between 0.5 and 1 mm. 37. Způsob použití plátku z karbidu křemíku, který zahrnuje kroky:A method of using a silicon carbide wafer comprising the steps of: a) umístění křemíkového plátku v difúzní vaně, ve které je také umístěný plátek podle nároku 1, který má povlak vybraný ze skupiny sestávající z polysilikonu, oxidu křemičitého a nitridu křemíku. ta) placing a silicon wafer in a diffusion tub, in which the wafer of claim 1 is also located, having a coating selected from the group consisting of polysilicon, silica and silicon nitride. t 38. Způsob podle nároku 37,vyznačující se tím, že dále zahrnuje:38. The method of claim 37, further comprising: b) zpracování křemíkového plátku při teplotě nad asi 600 stupňů C.b) processing the silicon wafer at a temperature above about 600 degrees C. 39. Způsob použití plátku z karbidu křemíku, který zahrnuje kroky:39. A method of using a silicon carbide wafer comprising the steps of: a) umístění křemíkového plátku v difúzní vaně, ve které je také umístěný plátek podle nároku 33.a) placing a silicon wafer in a diffusion tub in which the wafer of claim 33 is also located. 40. Způsob podle nároku 39, vyznačující se tím, že dále zahrnuje:40. The method of claim 39, further comprising: b) zpracování křemíkového plátku při teplotě- nad asi 1000 stupňů C.b) processing the silicon wafer at a temperature above about 1000 degrees C.
CZ963211A 1995-03-01 1996-02-28 Novel artificial lamella of silicon carbide CZ321196A3 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US39697095A 1995-03-01 1995-03-01

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ321196A3 true CZ321196A3 (en) 1997-04-16

Family

ID=23569352

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ963211A CZ321196A3 (en) 1995-03-01 1996-02-28 Novel artificial lamella of silicon carbide

Country Status (9)

Country Link
EP (1) EP0758310A1 (en)
JP (1) JP2000513689A (en)
KR (1) KR970702830A (en)
CN (1) CN1147806A (en)
AU (1) AU5180496A (en)
BR (1) BR9605818A (en)
CA (1) CA2188290A1 (en)
CZ (1) CZ321196A3 (en)
WO (1) WO1996026910A1 (en)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5904892A (en) * 1996-04-01 1999-05-18 Saint-Gobain/Norton Industrial Ceramics Corp. Tape cast silicon carbide dummy wafer
JPH1012692A (en) * 1996-06-25 1998-01-16 Nisshinbo Ind Inc Dummy wafer
US5702997A (en) * 1996-10-04 1997-12-30 Saint-Gobain/Norton Industrial Ceramics Corp. Process for making crack-free silicon carbide diffusion components
US5770324A (en) * 1997-03-03 1998-06-23 Saint-Gobain Industrial Ceramics, Inc. Method of using a hot pressed silicon carbide dummy wafer
JPH10287483A (en) * 1997-04-09 1998-10-27 Ngk Insulators Ltd Air-tight part and its production
SG55461A1 (en) * 1998-05-22 2002-06-18 Advent Television Ltd A network for broadcasting a digital signal
AT408153B (en) * 1998-09-02 2001-09-25 Electrovac METAL MATRIX COMPOSITE (MMC) COMPONENT
JP3881562B2 (en) * 2002-02-22 2007-02-14 三井造船株式会社 SiC monitor wafer manufacturing method
JP2005039212A (en) * 2003-06-27 2005-02-10 Bridgestone Corp Dummy wafer and manufacturing method therefor
FR2911869B1 (en) 2007-01-29 2011-05-20 Saint Gobain Ct Recherches PROCESS FOR PRODUCING A CERAMIC POROUS CORE BASED ON SIC
JP5595795B2 (en) * 2009-06-12 2014-09-24 東京エレクトロン株式会社 Method for reusing consumable parts for plasma processing equipment
US9379185B2 (en) 2014-04-24 2016-06-28 International Business Machines Corporation Method of forming channel region dopant control in fin field effect transistor
CN110184650B (en) * 2019-05-06 2020-04-21 新疆泰宇达环保科技有限公司 Ingot mold coating for industrial silicon production and preparation method thereof

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4341725A (en) * 1977-12-13 1982-07-27 Weaver Gerald Q Molding refractory and metal shapes by slip-casting
ATE26969T1 (en) * 1983-12-23 1987-05-15 Hoechst Ceram Tec Ag SLIP CASTING COMPOUND FOR THE PRODUCTION OF MOLDED ELEMENTS ALS FROM SILICON CARBIDE.
US4999228A (en) * 1988-05-06 1991-03-12 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Silicon carbide diffusion tube for semi-conductor
EP0486938B1 (en) * 1990-11-20 1999-05-19 Asahi Glass Company Ltd. Heat treating apparatuses for semiconductors and high purity silicon carbide parts for the apparatuses and a method of making thereof
JPH05283306A (en) * 1992-03-31 1993-10-29 Toshiba Ceramics Co Ltd Dummy wafer

Also Published As

Publication number Publication date
CA2188290A1 (en) 1996-09-06
KR970702830A (en) 1997-06-10
AU5180496A (en) 1996-09-18
MX9605290A (en) 1997-10-31
WO1996026910A1 (en) 1996-09-06
CN1147806A (en) 1997-04-16
EP0758310A1 (en) 1997-02-19
BR9605818A (en) 1997-09-16
JP2000513689A (en) 2000-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5904892A (en) Tape cast silicon carbide dummy wafer
US5770324A (en) Method of using a hot pressed silicon carbide dummy wafer
CZ321196A3 (en) Novel artificial lamella of silicon carbide
JP5645665B2 (en) High resistivity silicon carbide
JP3237760B2 (en) Method for producing crack-free silicon carbide diffusion component
KR20110133120A (en) The porous ceramics materials with double-layered pore structure for vacuum chuck and method for manufacturing the same
US8377369B2 (en) Density and hardness pressureless sintered and post-HIPed B4C
JP2004231493A (en) Porous silicon carbide sintered compact and its manufacturing method
US5443773A (en) Process for producing high strength alumina
JP4382919B2 (en) Method for producing silicon-impregnated silicon carbide ceramic member
JPH1095671A (en) Dense sintered compact, its production and substrate composed of the sintered compact for producing hard disk memory
US5035725A (en) Composite monolithic free abrasive grinding lap and a method of making the same
MXPA96005290A (en) Novedosa rodaja falsa de carburo de sili
JP4060822B2 (en) Ceramic composite material
JP4155940B2 (en) Manufacturing method of ceramic composite material
JP4803877B2 (en) Silicon carbide sintered body and method for producing the same
JP2003071555A (en) MANUFACTURING METHOD FOR Si-SiC COMPOSITE MATERIAL
WO1992010441A2 (en) Composite monolithic lap and a method of making the same
Staehler et al. High strength alumina and process for producing same
JP2003077873A (en) Wafer-holding jig
JP2002322547A (en) Thin plate and production method therefor
JP2001213670A (en) Method of making sintered ceramics
JP2002322522A (en) Method for producing metal-ceramic composite material