Vývoj CVD-SiC od tenkých vrstiev k sypkým materiálom

Vysoko čisté materiály sú nevyhnutné pre výrobu polovodičov. Tieto procesy zahŕňajú extrémne teplo a korozívne chemikálie. CVD-SiC (Chemical Vapour Deposition Silicon Carbide) poskytuje potrebnú stabilitu a pevnosť. Vďaka svojej vysokej čistote a hustote je teraz primárnou voľbou pre pokročilé časti zariadení.

1. Základné princípy technológie CVD

CVD je skratka pre Chemical Vapour Deposition. Tento proces vytvára pevné materiály z chemických reakcií v plynnej fáze. Výrobcovia zvyčajne používajú organické prekurzory, ako je metyltrichlórsilán (MTS). Vodík pôsobí ako nosný plyn pre túto zmes.

Proces prebieha v reakčnej komore vyhrievanej medzi 1100 °C a 1500 °C. Molekuly plynu sa rozkladajú a rekombinujú na horúcom povrchu substrátu. Kryštály Beta-SiC rastú vrstvu po vrstve, atóm po atóme. Táto metóda zabezpečuje extrémne vysokú chemickú čistotu, často presahujúcu 99,999 %. Výsledný materiál dosahuje fyzikálnu hustotu veľmi blízko teoretickým limitom.

2. SiC povlaky na grafitových substrátoch

Polovodičový priemysel využíva grafit pre jeho vynikajúce tepelné vlastnosti. Grafit je však porézny a pri vysokých teplotách uvoľňuje častice. Umožňuje tiež ľahké prenikanie plynov. Výrobcovia riešia tieto problémy procesom CVD. Ukladajú tenký film SiC na grafitový povrch. Táto vrstva má zvyčajne hrúbku 100 μm až 200 μm.

Povlak pôsobí ako fyzická bariéra. Zabraňuje tomu, aby častice grafitu kontaminovali výrobné prostredie. Odoláva tiež erózii korozívnych plynov, ako je amoniak (NH3). Hlavnou aplikáciou je MOCVD susceptor. Tento dizajn kombinuje tepelnú rovnomernosť grafitu s chemickou stabilitou karbidu kremíka. Udržuje epitaxnú vrstvu čistú počas rastu.

3. Voľné materiály uložené pomocou CVD

Niektoré procesy vyžadujú extrémnu odolnosť proti erózii. Iní musia úplne odstrániť substrát. V týchto prípadoch je najlepším riešením Bulk SiC. Hromadná depozícia vyžaduje veľmi presné riadenie reakčných parametrov. Cyklus ukladania trvá oveľa dlhšie, kým narastú hrubé vrstvy. Tieto vrstvy dosahujú hrúbku niekoľkých milimetrov alebo dokonca centimetrov.

Inžinieri odstránia pôvodný substrát, aby získali diel z čistého karbidu kremíka. Tieto komponenty sú kritické pre zariadenia na suché leptanie. Napríklad zaostrovací krúžok je priamo vystavený vysokoenergetickej plazme. Objemové CVD-SiC má veľmi nízke hladiny nečistôt. Ponúka vynikajúcu odolnosť proti plazmovej erózii. To výrazne predlžuje životnosť častí zariadenia.

4. Technické výhody procesu CVD

CVD-SiC prekonáva tradičné lisované spekané materiály niekoľkými spôsobmi:

Vysoká čistota:Prekurzory v plynnej fáze umožňujú hĺbkové čistenie. Materiál neobsahuje žiadne kovové spojivá. To zabraňuje kontaminácii kovovými iónmi počas spracovania plátku.

Hustá mikroštruktúra:Atómové stohovanie vytvára neporéznu štruktúru. Výsledkom je vynikajúca tepelná vodivosť a mechanická tvrdosť.

Izotropné vlastnosti:CVD-SiC zachováva konzistentný výkon vo všetkých smeroch. Odoláva poruchám v dôsledku tepelného namáhania v zložitých prevádzkových podmienkach.

Technológia CVD-SiC podporuje polovodičový priemysel prostredníctvom povlakov aj objemových štruktúr. V spoločnosti Vetek Semiconductor sledujeme najnovšie pokroky v materiálovej vede. Sme odhodlaní poskytovať vysokokvalitné riešenia z karbidu kremíka pre priemysel.