የሲሲ ስርጭት ቱቦ ምንድን ነው? ተግባራት፣ ቁሳቁሶች እና የሴሚኮንዳክተር ሂደት አፕሊኬሽኖች

በሴሚኮንዳክተር ማምረቻ ውስጥ፣ እንደ ኦክሳይድ፣ ስርጭት፣ ማጥለቅለቅ እና የኤልፒሲቪዲ ክምችት ላሉ የዋፈር ማምረቻ ደረጃዎች ከፍተኛ የሙቀት መጠን ያለው የሙቀት ማቀነባበሪያ አስፈላጊ ነው። እነዚህ ሂደቶች በተለምዶ የሚከናወኑት በሴሚኮንዳክተር ምድጃ ስርዓቶች ውስጥ ሲሆን የሙቀት መረጋጋት፣ የብክለት ቁጥጥር እና የጋዝ ወጥነት በቀጥታ የዋፈር ምርትን እና የመሳሪያውን አፈፃፀም ይነካሉ።

ከዋና ዋና የምድጃ ክፍሎች መካከል፣የሲሲ ስርጭት ቱቦ— እንዲሁም የሲሊኮን ካርቦይድ ስርጭት ቱቦ ወይም የሲሲ ምድጃ ቱቦ በመባልም ይታወቃል — የተረጋጋ የሂደት አካባቢን በመጠበቅ ረገድ ማዕከላዊ ሚና ይጫወታል። ከባህላዊ የኳርትዝ ምድጃ ቱቦዎች ጋር ሲነጻጸር፣ የሲሲ ስርጭት ቱቦዎች ከፍተኛ የሙቀት አማቂ ኃይል፣ የተሻለ ሜካኒካል ጥንካሬ እና ለከባድ ሴሚኮንዳክተር ኬሚስትሪ የላቀ የመቋቋም ችሎታ ይሰጣሉ፣ ይህም በተራቀቀ ሴሚኮንዳክተር ማምረቻ ውስጥ ከጊዜ ወደ ጊዜ አስፈላጊ ያደርጋቸዋል።

የሲሲ ስርጭት ቱቦ ምንድን ነው?

የሲሲ ስርጭት ቱቦ በሴሚኮንዳክተር ስርጭት እና በኤልፒሲቪዲ ምድጃ ስርዓቶች ውስጥ ጥቅም ላይ የሚውል ሲሊንደራዊ ከፍተኛ ሙቀት ያለው የሴራሚክ ክፍል ነው። ዋናው ተግባሩ ለዋፈር ማቀነባበሪያ ንጹህ እና በሙቀት የተረጋጋ አካባቢ መፍጠር ነው።

በሚሰሩበት ጊዜ፣ የሲሊኮን ዋፈር የተጫኑ የዋፈር ጀልባዎች በቱቦው ውስጥ ይቀመጣሉ፣ የሂደት ጋዞች ደግሞ በክፍሉ ውስጥ በጥንቃቄ ቁጥጥር በሚደረግበት የሙቀት ሁኔታ ውስጥ ይፈስሳሉ። የማሰራጫ ቱቦው የሚከተሉትን ለመጠበቅ ይረዳል፡

● የተረጋጋ የሙቀት ስርጭት

● ወጥ የሆነ የጋዝ ፍሰት

●ዝቅተኛ የብክለት ብክለት

● ቁጥጥር የሚደረግባቸው የኬሚካል ግብረመልሶች

የሲሲ ስርጭት ቱቦዎች በስፋት ጥቅም ላይ የሚውሉት በሚከተሉት ቦታዎች ነው፡

●የሴሚኮንዳክተር ስርጭት ምድጃዎች

●የኤልፒሲቪዲ ምድጃ ስርዓቶች

●የሙቀት ኦክሳይድ መሳሪያዎች

●የማጥፊያ ስርዓቶች

የተለመዱ አፕሊኬሽኖች የሚከተሉትን ያካትታሉ:

●የሲሊኮን ኦክሳይድ

●የፎስፈረስ ስርጭት

● የቦሮን ስርጭት

●የፖሊሲሊከን ዲፖዚሽን

●የሲሊኮን ናይትሬድ ዲፖዚሽን

በዘመናዊ ፋብሎች ውስጥ፣ የእቶን ሂደት ወጥነት መስፈርቶች እጅግ በጣም ጥብቅ ናቸው። ለምሳሌ፣ የላቁ የኤልፒሲቪዲ ሂደቶች በእቶን ዞን ውስጥ ከ ±1°ሴ እስከ ±3°ሴ ባለው ውስጥ የዋፈር የሙቀት መጠን ወጥነት ሊፈልጉ ይችላሉ። የማሰራጫ ቱቦው የሙቀት አፈፃፀም ይህንን ችሎታ በቀጥታ ይነካል።

ሲሊከን ካርቦይድ (ሲሲ) ለስርጭት ቱቦዎች ለምን ጥቅም ላይ ይውላል?

የሲሊኮን ካርቦይድ ስርጭት ቱቦዎች እየጨመረ የመጣው አጠቃቀም የሚመጣው በከፍተኛ የሙቀት መጠን ሴሚኮንዳክተር ሂደት ሁኔታዎች ውስጥ ካለው የSiC ልዩ የቁሳዊ ባህሪዎች ነው።

በጣም አስፈላጊ ከሆኑት ጥቅሞች አንዱ የሙቀት መረጋጋት ነው። ሲሲ ከ1200°ሴ በላይ በሆነ የሙቀት መጠን ያለማቋረጥ ሊሠራ ይችላል፣ በተደጋጋሚ የሙቀት ዑደት ወቅት ጠንካራ መዋቅራዊ ታማኝነትን ይጠብቃል።

ሌላው ቁልፍ ጥቅም የሙቀት ማስተላለፊያ ነው። የSiC የሙቀት ማስተላለፊያ በተለምዶ የሚከተሉትን ያካትታል፡

●ለከፍተኛ ንፅህና SiC ከ120–200 W/m·K

●ከኳርትዝ ጋር ሲነጻጸር በ ~1.4 W/m·K ብቻ

ይህ ጉልህ ልዩነት በምድጃው ውስጥ ፈጣን እና የበለጠ ወጥ የሆነ የሙቀት ዝውውርን ያስችላል፣ ይህም የዋፈር-ወደ-ዋፈር ሂደት ወጥነትን ለማሻሻል ይረዳል።

ሲሲ የሚከተሉትን ያቀርባል:

●በክሎሪን እና በፍሎሪን ላይ የተመሰረቱ የሂደት ጋዞችን ለመቋቋም በጣም ጥሩ የመቋቋም ችሎታ

●ከኳርትዝ የበለጠ የሜካኒካል ጥንካሬ

● ለሙቀት ድንጋጤ የተሻለ የመቋቋም ችሎታ

● በረጅም የምርት ዑደቶች ወቅት የመበላሸት አደጋ ዝቅተኛ

እነዚህ ባህሪያት የSiC ምድጃ ቱቦዎች ለረጅም ጊዜ የሚቆይበት እና የተረጋጋ የሂደት ተደጋጋሚነት ወሳኝ በሆኑባቸው ለላቁ የሴሚኮንዳክተር የሙቀት ማቀነባበሪያ አካባቢዎች በተለይ ተስማሚ ያደርጉታል።

የሲሲ ስርጭት ቱቦዎች አወቃቀር እና ዲዛይን ባህሪያት

አብዛኛዎቹ ሴሚኮንዳክተር SiC ስርጭት ቱቦዎች ለቋሚ ወይም አግድም ምድጃ ስርዓቶች የተመቻቸ ትክክለኛ ሲሊንደራዊ ዲዛይን አላቸው።

ከመደበኛ የኢንዱስትሪ ሴራሚክ ቱቦዎች በተለየ መልኩ፣ ሴሚኮንዳክተር-ደረጃ SiC ቱቦዎች በጣም ጥብቅ የሆነ የማምረቻ መቻቻል ያስፈልጋቸዋል ምክንያቱም ትናንሽ ልኬቶች ለውጦች የሚከተሉትን ሊነኩ ይችላሉ፡

●የጋዝ መኖሪያ ጊዜ

●የሙቀት ስርጭት

● የዋፈር ክፍተት

●የማስቀመጥ ወጥነት

የውስጣዊው ወለል ጥራትም በጣም አስፈላጊ ነው። ለስላሳ እና ከፍተኛ ንፅህና ያላቸው ቦታዎች የሚከተሉትን ለመቀነስ ይረዳሉ፦

●የቅንጣት ማመንጨት

● የሂደት ቅሪት ክምችት

●የብረታ ብረት ብክለት

አንዳንድ የላቁ የምድጃ ቱቦዎች የዝገት መቋቋምን እና የገጽታ ንፅህናን የበለጠ ለማሻሻል የCVD SiC ሽፋኖችን ይጠቀማሉ።

የግድግዳው ውፍረት እና መዋቅራዊ ዲዛይን የሙቀት ቅልጥፍናን ከሜካኒካል ዘላቂነት ጋር ማመጣጠን አለባቸው። በሴሚኮንዳክተር ማቀነባበሪያ ወቅት፣ የእቶን ቱቦዎች በስራ ዘመናቸው በመቶዎች ወይም በሺዎች የሚቆጠሩ የማሞቂያ እና የማቀዝቀዣ ዑደቶችን ሊያጋጥማቸው ይችላል።

የሲሲ ስርጭት ቱቦዎች በሴሚኮንዳክተር ሂደቶች ውስጥ ያላቸው ሚና

በሴሚኮንዳክተር ማምረቻ ውስጥ፣ የሲሲ ስርጭት ቱቦ እንደ አካላዊ ክፍል ብቻ ሳይሆን እንደ ሂደት መረጋጋት እና የዋፈር ጥራት በቀጥታ ይነካል።

በሙቀት ኦክሳይድ ሂደቶች ውስጥ፣ ቱቦው ከፍተኛ ጥራት ያላቸውን የኦክሳይድ ፊልሞችን ለማምረት አስፈላጊ የሆኑትን ወጥ የሆነ የኦክስጅን ፍሰት እና የሙቀት መረጋጋት ለመጠበቅ ይረዳል።

በስርጭት ሂደቶች ውስጥ፣ በሲሲ ቱቦ ውስጥ የተረጋጋ የጋዝ ፍሰት ለፎስፈረስ ወይም ለቦሮን ስርጭት ትክክለኛ የዶፓንት ስርጭትን ይደግፋል።

እንደ ፖሊሲሊከን እና ሲሊከን ናይትሬድ ዲፖዚሽን ላሉ የኤልፒሲቪዲ አፕሊኬሽኖች፣ የሲሲ የሙቀት ማስተላለፊያ በዋፈር ባች ውስጥ የፊልም ውፍረት ወጥነትን ለማሻሻል ይረዳል።

የሲሲ ስርጭት ቱቦዎች የተለመዱ ችግሮች

ምንም እንኳን SiC እጅግ በጣም ጥሩ ዘላቂነት ቢሰጥም፣ የስርጭት ቱቦዎች አሁንም በሴሚኮንዳክተር ሂደት ሁኔታዎች ውስጥ የረጅም ጊዜ መበስበስ ያጋጥማቸዋል።

አንድ የተለመደ ችግር በገጽታ እርጅና ወይም የሂደት ቅሪቶች ክምችት ምክንያት የሚመጣ የቅንጣት ብክለት ነው። ከጊዜ በኋላ፣ ለከፍተኛ ሙቀት ኬሚስትሪ ተደጋጋሚ መጋለጥ ውስጣዊውን ገጽ ቀስ በቀስ ሊያበላሽ ይችላል፣ ይህም የብክለት አደጋን ይጨምራል።

የሙቀት መሰባበር ሌላው ተግዳሮት ነው። ፈጣን የሙቀት መጨመር ወይም ያልተመጣጠነ የዋፈር ጭነት የሙቀት ውጥረትን ሊያስከትል ይችላል ይህም በመጨረሻ ማይክሮክራክቶችን ወይም የመዋቅር ውድቀትን ሊያስከትል ይችላል።

የኬሚካል መሸርሸር በኃይለኛ ሃሎጅን ላይ በተመሰረቱ የጽዳት አካባቢዎችም ሊከሰት ይችላል። ለረጅም ጊዜ ለፍሎሪን የያዙ ጋዞች መጋለጥ የቱቦውን ወለል ቀስ በቀስ ሊያበላሽ እና የሂደቱን መረጋጋት ሊጎዳ ይችላል።

በምርት አካባቢዎች፣ እነዚህ ችግሮች የሚከተሉትን ሊያስከትሉ ይችላሉ፦

●የሙቀት መጠን መቀዛቀዝ

● የፊልም አለመጣጣም

● የክፍሎች ብዛት መጨመር

● የሂደት ተደጋጋሚነት መቀነስ

በዚህ ምክንያት፣ ሴሚኮንዳክተር ፋብሮች በተለምዶ የእቶን ቱቦ አፈፃፀምን በመደበኛ የብቃት ማረጋገጫ እና የመከላከያ ጥገና ፕሮግራሞች ይከታተላሉ።

የጥገና እና የዕድሜ ልክ አስተዳደር

የአሠራር ጊዜን ለማራዘም ትክክለኛ ጥገና አስፈላጊ ነውየሲሲ ምድጃ ቱቦዎችእና የተረጋጋ የሴሚኮንዳክተር ሂደት አፈፃፀምን መጠበቅ።

አብዛኛዎቹ ፋብሎች የሚከተሉትን የሚያካትቱ የጊዜ ሰሌዳ ያላቸው የፍተሻ ዑደቶችን ይተገብራሉ፡

● የእይታ ወለል ምርመራ

●የቅንጣት አዝማሚያ ክትትል

●የምድጃ ብቃት ፈተና

● የሙቀት ወጥነት ማረጋገጫ

የጽዳት ዘዴዎች እርጥብ ኬሚካል ማጽጃ ወይም የሂደት ቅሪቶችን ለማስወገድ ከፍተኛ ሙቀት ያለው የመጋገሪያ ሕክምናዎችን ሊያካትቱ ይችላሉ።

ከፍተኛ መጠን ባለው የሴሚኮንዳክተር ምርት ውስጥ፣ የስርጭት ቱቦ መተካት ብዙውን ጊዜ በሚከተሉት ላይ የተመሠረተ ነው፡

● የሂደት ሰዓቶች

●የሙቀት ዑደት ቆጠራዎች

●የቅንጣት አፈጻጸም

●የብቃት ገደቦች

የሚታይ ጉዳት ከመጠበቅ ይልቅ፣ የፋብሮች (fab) አብዛኛውን ጊዜ የምድጃ ቱቦዎችን ይተካሉ፣ ይህም የሂደቱ መንሸራተት የዋፈር ምርት ላይ ተጽዕኖ ከማሳደሩ በፊት።

የሴሚኮንዳክተር ቴክኖሎጂ ወደ ትናንሽ የሂደት ኖዶች እና የበለጠ ተፈላጊ የሙቀት አፕሊኬሽኖች እየገፋ ሲሄድ፣ አስተማማኝ የሂደት አፕሊኬሽኖች አስፈላጊነትየሲሊኮን ካርቦይድ ስርጭት ቱቦዎችማደጋቸውን ይቀጥላሉ። የተረጋጋ የሙቀት ማቀነባበሪያ፣ ዝቅተኛ ብክለት እና የረጅም ጊዜ የእቶን አስተማማኝነት የመደገፍ ችሎታቸው በዘመናዊ ሴሚኮንዳክተር ማምረቻ መሳሪያዎች ውስጥ ወሳኝ አካላት ያደርጋቸዋል።