Vývoj CVD-SiC od tenkých vrstev k sypkým materiálům

Vysoce čisté materiály jsou nezbytné pro výrobu polovodičů. Tyto procesy zahrnují extrémní teplo a korozivní chemikálie. CVD-SiC (Chemical Vapour Deposition Silicon Carbide) poskytuje potřebnou stabilitu a pevnost. Díky své vysoké čistotě a hustotě je nyní primární volbou pro pokročilé součásti zařízení.

1. Základní principy technologie CVD

CVD je zkratka pro Chemical Vapour Deposition. Tento proces vytváří pevné materiály z chemických reakcí v plynné fázi. Výrobci obvykle používají organické prekurzory, jako je methyltrichlorsilan (MTS). Jako nosný plyn pro tuto směs působí vodík.

Proces probíhá v reakční komoře vyhřívané mezi 1100 °C a 1500 °C. Na horkém povrchu substrátu se molekuly plynu rozkládají a rekombinují. Krystaly beta-SiC rostou vrstvu po vrstvě, atom po atomu. Tato metoda zajišťuje extrémně vysokou chemickou čistotu, často přesahující 99,999 %. Výsledný materiál dosahuje fyzikální hustoty velmi blízké teoretickým limitům.

2. SiC povlaky na grafitových substrátech

Polovodičový průmysl používá grafit pro jeho vynikající tepelné vlastnosti. Grafit je však porézní a při vysokých teplotách uvolňuje částice. Umožňuje také snadné prostupování plynů. Výrobci tyto problémy řeší procesem CVD. Ukládají tenký film SiC na grafitový povrch. Tato vrstva má obvykle tloušťku 100 μm až 200 μm.

Povlak působí jako fyzická bariéra. Zabraňuje tomu, aby částice grafitu kontaminovaly výrobní prostředí. Odolává také erozi korozními plyny, jako je amoniak (NH3). Hlavní aplikací je MOCVD Susceptor. Tato konstrukce kombinuje tepelnou rovnoměrnost grafitu s chemickou stabilitou karbidu křemíku. Udržuje epitaxní vrstvu čistou během růstu.

3. CVD-deponované sypké materiály

Některé procesy vyžadují extrémní odolnost proti erozi. Jiní potřebují substrát úplně odstranit. V těchto případech je nejlepším řešením Bulk SiC. Hromadná depozice vyžaduje velmi přesné řízení reakčních parametrů. Depoziční cyklus trvá mnohem déle, než narostou silné vrstvy. Tyto vrstvy dosahují tloušťky několika milimetrů nebo dokonce centimetrů.

Inženýři odstraní původní substrát, aby získali součást z čistého karbidu křemíku. Tyto komponenty jsou kritické pro zařízení pro suché leptání. Například Focus Ring čelí přímému vystavení vysokoenergetické plazmě. Bulk CVD-SiC má velmi nízké hladiny nečistot. Nabízí vynikající odolnost proti plazmové erozi. To výrazně prodlužuje životnost součástí zařízení.

4. Technické výhody procesu CVD

CVD-SiC překonává tradiční lisované slinuté materiály několika způsoby:

Vysoká čistota:Prekurzory v plynné fázi umožňují hluboké čištění. Materiál neobsahuje žádná kovová pojiva. To zabraňuje kontaminaci kovovými ionty během zpracování plátků.

Hustá mikrostruktura:Atomové vrstvení vytváří neporézní strukturu. Výsledkem je vynikající tepelná vodivost a mechanická tvrdost.

Izotropní vlastnosti:CVD-SiC zachovává konzistentní výkon ve všech směrech. Odolává poruchám způsobeným tepelným namáháním za složitých provozních podmínek.

Technologie CVD-SiC podporuje polovodičový průmysl prostřednictvím povlaků i objemových struktur. Ve společnosti Vetek Semiconductor sledujeme nejnovější pokroky v materiálové vědě. Zaměřujeme se na poskytování vysoce kvalitních řešení z karbidu křemíku pro průmysl.