Η εξέλιξη του CVD-SiC από επιστρώσεις λεπτής μεμβράνης σε χύμα υλικά

Τα υλικά υψηλής καθαρότητας είναι απαραίτητα για την κατασκευή ημιαγωγών. Αυτές οι διεργασίες περιλαμβάνουν υπερβολική θερμότητα και διαβρωτικές χημικές ουσίες. Το CVD-SiC (Chemical Vapor Deposition Silicon Carbide) παρέχει την απαραίτητη σταθερότητα και αντοχή. Είναι πλέον η κύρια επιλογή για εξαρτήματα προηγμένου εξοπλισμού λόγω της υψηλής καθαρότητας και πυκνότητάς του.

1. Οι Βασικές Αρχές της Τεχνολογίας CVD

Το CVD σημαίνει Chemical Vapor Deposition. Αυτή η διαδικασία δημιουργεί στερεά υλικά από χημικές αντιδράσεις αέριας φάσης. Οι κατασκευαστές χρησιμοποιούν συνήθως οργανικές πρόδρομες ουσίες όπως το μεθυλοτριχλωροσιλάνιο (MTS). Το υδρογόνο δρα ως αέριο φορέας για αυτό το μείγμα.

Η διαδικασία λαμβάνει χώρα σε θάλαμο αντίδρασης που θερμαίνεται μεταξύ 1100°C και 1500°C. Τα αέρια μόρια αποσυντίθενται και ανασυνδυάζονται στην καυτή επιφάνεια του υποστρώματος. Οι κρύσταλλοι Beta-SiC αναπτύσσονται στρώμα με στρώμα, άτομο με άτομο. Αυτή η μέθοδος εξασφαλίζει εξαιρετικά υψηλή χημική καθαρότητα, που συχνά ξεπερνά το 99,999%. Το υλικό που προκύπτει φτάνει σε φυσική πυκνότητα πολύ κοντά στα θεωρητικά όρια.

2. Επιστρώσεις SiC σε υποστρώματα γραφίτη

Η βιομηχανία ημιαγωγών χρησιμοποιεί γραφίτη για τις εξαιρετικές θερμικές του ιδιότητες. Ωστόσο, ο γραφίτης είναι πορώδης και αποβάλλει σωματίδια σε υψηλές θερμοκρασίες. Επιτρέπει επίσης στα αέρια να διαπερνούν εύκολα. Οι κατασκευαστές επιλύουν αυτά τα ζητήματα με τη διαδικασία CVD. Αποθέτουν ένα λεπτό φιλμ SiC στην επιφάνεια του γραφίτη. Αυτό το στρώμα έχει συνήθως πάχος 100μm έως 200μm.

Η επίστρωση λειτουργεί ως φυσικό εμπόδιο. Αποτρέπει τα σωματίδια γραφίτη να μολύνουν το περιβάλλον παραγωγής. Αντιστέκεται επίσης στη διάβρωση από διαβρωτικά αέρια όπως η αμμωνία (NH3). Μια σημαντική εφαρμογή είναι το MOCVD Susceptor. Αυτός ο σχεδιασμός συνδυάζει τη θερμική ομοιομορφία του γραφίτη με τη χημική σταθερότητα του καρβιδίου του πυριτίου. Διατηρεί το επιταξιακό στρώμα καθαρό κατά την ανάπτυξη.

3. CVD-Deposited Bulk Materials

Ορισμένες διαδικασίες απαιτούν εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση. Άλλοι πρέπει να αφαιρέσουν εντελώς το υπόστρωμα. Σε αυτές τις περιπτώσεις, το Bulk SiC είναι η καλύτερη λύση. Η μαζική εναπόθεση απαιτεί πολύ ακριβή έλεγχο των παραμέτρων αντίδρασης. Ο κύκλος εναπόθεσης διαρκεί πολύ περισσότερο για να αναπτυχθούν παχιά στρώματα. Αυτά τα στρώματα φτάνουν σε πάχος πολλών χιλιοστών ή και εκατοστών.

Οι μηχανικοί αφαιρούν το αρχικό υπόστρωμα για να αποκτήσουν ένα καθαρό τμήμα καρβιδίου του πυριτίου. Αυτά τα εξαρτήματα είναι κρίσιμα για τον εξοπλισμό Dry Etching. Για παράδειγμα, ο δακτύλιος εστίασης αντιμετωπίζει άμεση έκθεση σε πλάσμα υψηλής ενέργειας. Το μαζικό CVD-SiC έχει πολύ χαμηλά επίπεδα ακαθαρσιών. Προσφέρει ανώτερη αντοχή στη διάβρωση του πλάσματος. Αυτό επεκτείνει σημαντικά τη διάρκεια ζωής των εξαρτημάτων του εξοπλισμού.

4. Τεχνικά πλεονεκτήματα της διαδικασίας CVD

Το CVD-SiC ξεπερνά τα παραδοσιακά υλικά που έχουν υποστεί πυροσυσσωμάτωση με πρέσσα με πολλούς τρόπους:

Υψηλή καθαρότητα:Οι πρόδρομες ουσίες της αέριας φάσης επιτρέπουν τον βαθύ καθαρισμό. Το υλικό δεν περιέχει μεταλλικά συνδετικά. Αυτό αποτρέπει τη μόλυνση με μεταλλικά ιόντα κατά την επεξεργασία του πλακιδίου.

Πυκνή μικροδομή:Η ατομική στοίβαξη δημιουργεί μια μη πορώδη δομή. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα εξαιρετική θερμική αγωγιμότητα και μηχανική σκληρότητα.

Ισότροπες ιδιότητες:Το CVD-SiC διατηρεί σταθερή απόδοση προς όλες τις κατευθύνσεις. Αντιστέκεται σε αστοχία από θερμική καταπόνηση κάτω από πολύπλοκες συνθήκες λειτουργίας.

Η τεχνολογία CVD-SiC υποστηρίζει τη βιομηχανία ημιαγωγών τόσο μέσω επιστρώσεων όσο και μέσω δομών χύδην. Στην Vetek Semiconductor, παρακολουθούμε τις τελευταίες εξελίξεις στην επιστήμη των υλικών. Είμαστε αφοσιωμένοι στην παροχή λύσεων καρβιδίου του πυριτίου υψηλής ποιότητας για τη βιομηχανία.