Ewolucja CVD-SiC od powłok cienkowarstwowych do materiałów sypkich

Do produkcji półprzewodników niezbędne są materiały o wysokiej czystości. Procesy te obejmują ekstremalne temperatury i żrące chemikalia. CVD-SiC (chemiczne osadzanie z fazy gazowej węglika krzemu) zapewnia niezbędną stabilność i wytrzymałość. Obecnie jest to podstawowy wybór w przypadku zaawansowanych części sprzętu ze względu na wysoką czystość i gęstość.

1. Podstawowe zasady technologii CVD

CVD oznacza chemiczne osadzanie z fazy gazowej. W procesie tym powstają materiały stałe w wyniku reakcji chemicznych w fazie gazowej. Producenci zazwyczaj stosują prekursory organiczne, takie jak metylotrichlorosilan (MTS). Wodór pełni rolę gazu nośnego dla tej mieszaniny.

Proces odbywa się w komorze reakcyjnej ogrzewanej w temperaturze od 1100°C do 1500°C. Cząsteczki gazowe rozkładają się i łączą ponownie na gorącej powierzchni podłoża. Kryształy Beta-SiC rosną warstwa po warstwie, atom po atomie. Metoda ta zapewnia niezwykle wysoką czystość chemiczną, często przekraczającą 99,999%. Powstały materiał osiąga gęstość fizyczną bardzo bliską limitom teoretycznym.

2. Powłoki SiC na podłożach grafitowych

Przemysł półprzewodników wykorzystuje grafit ze względu na jego doskonałe właściwości termiczne. Jednakże grafit jest porowaty i wydziela cząstki w wysokich temperaturach. Umożliwia także łatwe przenikanie gazów. Producenci rozwiązują te problemy za pomocą procesu CVD. Osadzają cienką warstwę SiC na powierzchni grafitu. Warstwa ta ma zwykle grubość od 100 μm do 200 μm.

Powłoka działa jak bariera fizyczna. Zapobiega zanieczyszczeniu środowiska produkcyjnego cząsteczkami grafitu. Jest również odporny na erozję powodowaną przez żrące gazy, takie jak amoniak (NH3). Głównym zastosowaniem jest susceptor MOCVD. Konstrukcja ta łączy w sobie jednorodność termiczną grafitu ze stabilnością chemiczną węglika krzemu. Utrzymuje warstwę epitaksjalną w czystości podczas wzrostu.

3. Materiały sypkie osadzane metodą CVD

Niektóre procesy wymagają ekstremalnej odporności na erozję. Inni muszą całkowicie wyeliminować substrat. W takich przypadkach najlepszym rozwiązaniem jest Bulk SiC. Osadzanie luzem wymaga bardzo precyzyjnej kontroli parametrów reakcji. Cykl osadzania trwa znacznie dłużej, aby wyhodować grube warstwy. Warstwy te osiągają grubość kilku milimetrów, a nawet centymetrów.

Inżynierowie usuwają oryginalne podłoże, aby uzyskać część z czystego węglika krzemu. Te elementy mają kluczowe znaczenie dla sprzętu do suchego wytrawiania. Na przykład pierścień ostrości jest wystawiony na bezpośrednie działanie plazmy wysokoenergetycznej. Masowy CVD-SiC ma bardzo niski poziom zanieczyszczeń. Zapewnia doskonałą odporność na erozję plazmową. Znacząco wydłuża to żywotność podzespołów urządzenia.

4. Zalety techniczne procesu CVD

CVD-SiC pod kilkoma względami przewyższa tradycyjne materiały spiekane w prasie:

Wysoka czystość:Prekursory w fazie gazowej pozwalają na głębokie oczyszczanie. Materiał nie zawiera spoiw metalicznych. Zapobiega to zanieczyszczeniu jonami metali podczas przetwarzania płytek.

Gęsta mikrostruktura:Układanie atomów tworzy nieporowatą strukturę. Dzięki temu uzyskuje się doskonałą przewodność cieplną i twardość mechaniczną.

Właściwości izotropowe:CVD-SiC utrzymuje stałą wydajność we wszystkich kierunkach. Jest odporny na awarie spowodowane naprężeniami termicznymi w złożonych warunkach pracy.

Technologia CVD-SiC wspiera przemysł półprzewodników zarówno poprzez powłoki, jak i konstrukcje masowe. W Vetek Semiconductor śledzimy najnowsze osiągnięcia nauki o materiałach. Naszym celem jest dostarczanie wysokiej jakości rozwiązań z węglika krzemu dla przemysłu.