የCVD SiC ሽፋን ምንድን ነው?

ሲቪዲየሲሲ ሽፋንየሴሚኮንዳክተር ማምረቻ ሂደቶችን ወሰን በሚያስደንቅ ፍጥነት እየቀየረ ነው። ይህ ቀላል የሚመስል የሽፋን ቴክኖሎጂ በቺፕ ማምረቻ ውስጥ ለሚገኙት ሶስት ዋና ዋና የንጥረ ነገር ብክለት፣ ከፍተኛ የሙቀት መጠን ዝገት እና የፕላዝማ መሸርሸር ቁልፍ መፍትሄ ሆኗል። በዓለም ላይ ከፍተኛ የሴሚኮንዳክተር መሳሪያ አምራቾች ለቀጣዩ ትውልድ መሳሪያዎች መደበኛ ቴክኖሎጂ አድርገው ዘርዝረውታል። ታዲያ፣ ይህ የቺፕ ማምረቻ "የማይታይ ትጥቅ" ሽፋን የሚያደርገው ምንድን ነው? ይህ ጽሑፍ የቴክኒካል መርሆቹን፣ ዋና አፕሊኬሽኖቹን እና ዘመናዊ ግኝቶቹን በጥልቀት ይተነትናል።

Ⅰ. የCVD SiC ሽፋን ፍቺ

የሲቪዲ ሲሲ ሽፋን የሚያመለክተው በኬሚካል ትነት ማስቀመጫ (ሲቪዲ) ሂደት በንጣፍ ላይ የተቀመጠ የሲሊኮን ካርቦይድ (ሲሲ) መከላከያ ንብርብር ነው። የሲሊኮን ካርቦይድ የሲሊኮን እና የካርቦን ውህድ ሲሆን እጅግ በጣም ጥሩ ጥንካሬ፣ ከፍተኛ የሙቀት አማቂነት፣ የኬሚካል ኢንተለጀንስ እና ከፍተኛ የሙቀት መቋቋም ይታወቃል። የሲቪዲ ቴክኖሎጂ ከፍተኛ ንፅህና፣ ጥቅጥቅ ያለ እና ወጥ የሆነ የSiC ንብርብር ሊፈጥር ይችላል፣ እና ከተወሳሰቡ ጂኦሜትሪዎች ጋር በጣም የሚስማማ ሊሆን ይችላል። ይህም የሲቪዲ ሲሲ ሽፋኖችን በባህላዊ የጅምላ ቁሳቁሶች ወይም በሌሎች የሽፋን ዘዴዎች ሊያሟሉ ለማይችሉ አፕሊኬሽኖች በጣም ተስማሚ ያደርገዋል።

Ⅱ. የሲቪዲ ሂደት መርህ

የኬሚካል ትነት ክምችት (CVD) ከፍተኛ ጥራት ያላቸውን እና ከፍተኛ አፈጻጸም ያላቸውን ጠንካራ ቁሳቁሶችን ለማምረት የሚያገለግል ሁለገብ የማምረቻ ዘዴ ነው። የሲቪዲ ዋና መርህ ጠንካራ ሽፋን ለመፍጠር የጋዝ ፕሪንሰሮች በሞቃት ንጣፍ ወለል ላይ የሚያደርጉትን ምላሽ ያካትታል።

የ SiC CVD ሂደት ቀለል ያለ ዝርዝር እነሆ፡

የሲቪዲ ሂደት መርህ ንድፍ

1. የቅድመ-መቅጃ መግቢያየጋዝ ቀዳሚዎች፣ በተለይም ሲሊኮን የያዙ ጋዞች (ለምሳሌ፣ ሜቲልትሪክሎሮሲላን - ኤምቲኤስ፣ ወይም ሲላን - ሲኤች₄) እና ካርቦን የያዙ ጋዞች (ለምሳሌ፣ ፕሮፔን - ሲ₃H₈)፣ ወደ ምላሽ ክፍሉ ውስጥ ይገባሉ።

2. የጋዝ አቅርቦት: እነዚህ ቀዳሚ ጋዞች በሚሞቀው ንጣፍ ላይ ይፈስሳሉ።

3. አድሶርፕሽን: የቅድመ-መከላከያ ሞለኪውሎች በሞቃት ወለል ላይ ይመገባሉ።

4. የወለል ምላሽ፦ በከፍተኛ ሙቀት፣ የተዋሃዱት ሞለኪውሎች የኬሚካል ግብረመልሶችን ያካሂዳሉ፣ ይህም የፕሪከርሰሩን መበስበስ እና ጠንካራ የሲሲ ፊልም መፈጠርን ያስከትላል። ተረፈ ምርቶች በጋዞች መልክ ይለቀቃሉ።

5. መሟጠጥ እና ጭስ ማውጫየጋዝ ተረፈ ምርቶች ከላዩ ላይ ይወገዳሉ እና ከዚያም ከክፍሉ የሚወጣውን ጭስ ያስወግዳሉ። የሙቀት መጠን፣ ግፊት፣ የጋዝ ፍሰት መጠን እና የቅድመ-ቅደም ተከተል ክምችትን በትክክል መቆጣጠር የሚፈለገውን የፊልም ባህሪያት ለማሳካት ወሳኝ ነው፣ ይህም ውፍረት፣ ንፅህና፣ ክሪስታሊኒቲ እና ማጣበቂያን ያካትታል።

Ⅲ. የሲቪዲ ሲሲ ሽፋኖች በሴሚኮንዳክተር ሂደቶች ውስጥ ጥቅም ላይ የሚውሉበት መንገድ

የሲቪዲ ሲሲ ሽፋኖች በሴሚኮንዳክተር ማምረቻ ውስጥ በጣም አስፈላጊ ናቸው ምክንያቱም ልዩ የባህሪያቸው ጥምረት የማኑፋክቸሪንግ አካባቢውን ከፍተኛ ሁኔታዎችን እና ጥብቅ የንፅህና መስፈርቶችን በቀጥታ ስለሚያሟላ። የፕላዝማ ዝገት፣ የኬሚካል ጥቃት እና የቅንጣት ማመንጨትን የመቋቋም አቅምን ያሳድጋሉ፣ እነዚህም ሁሉ የዋፈር ምርትን እና የመሳሪያዎችን የስራ ጊዜ ከፍ ለማድረግ ወሳኝ ናቸው።

የሚከተሉት የተለመዱ የCVD SiC ሽፋን ያላቸው ክፍሎች እና የአጠቃቀም ሁኔታዎቻቸው ናቸው፡

1. የፕላዝማ ቅርፊት ክፍል እና የትኩረት ቀለበት

ምርቶች: የሲቪዲ ሲሲ ሽፋን ያላቸው ሽፋኖች፣ የሻወር ራሶች፣ ተንሳፋፊዎች እና የትኩረት ቀለበቶች።

ማመልከቻበፕላዝማ ቅርፊት ውስጥ፣ ከፍተኛ ንቁ ፕላዝማ ቁሳቁሶችን ከዋፈር ውስጥ በምርጫ ለማስወገድ ጥቅም ላይ ይውላል። ያልተሸፈኑ ወይም ብዙም ዘላቂ ያልሆኑ ቁሳቁሶች በፍጥነት ይበላሻሉ፣ ይህም የቅንጣት ብክለት እና ተደጋጋሚ የማቆሚያ ጊዜን ያስከትላል። የሲቪዲ ሲሲ ሽፋኖች ለኃይለኛ የፕላዝማ ኬሚካሎች (ለምሳሌ፣ ፍሎሪን፣ ክሎሪን፣ ብሮሚን ፕላዝማዎች) በጣም ጥሩ የመቋቋም ችሎታ አላቸው፣ የቁልፍ ክፍል ክፍሎችን ዕድሜ ያራዝማሉ፣ እና የቅንጣት ማመንጨትን ይቀንሳሉ፣ ይህም በቀጥታ የዋፈር ምርትን ይጨምራል።

2. የPECVD እና የHDPCVD ቻምብሮች

ምርቶች: CVD SiC የተሸፈኑ የምላሽ ክፍሎች እና ኤሌክትሮዶች።

አፕሊኬሽኖች: የፕላዝማ የተሻሻለ የኬሚካል ትነት ክምችት (PECVD) እና ከፍተኛ ጥግግት ያለው የፕላዝማ CVD (HDPCVD) ቀጭን ፊልሞችን ለማስቀመጥ ያገለግላሉ (ለምሳሌ፣ ዳይኤሌክትሪክ ንብርብሮች፣ የፓሲቭሽን ንብርብሮች)። እነዚህ ሂደቶች አስቸጋሪ የፕላዝማ አካባቢዎችንም ያካትታሉ። የCVD SiC ሽፋኖች የክፍል ግድግዳዎችን እና ኤሌክትሮዶችን ከአፈር መሸርሸር ይከላከላሉ፣ ወጥ የሆነ የፊልም ጥራትን ያረጋግጣሉ እና ጉድለቶችን ይቀንሳሉ።

3. የአዮን ተከላ መሳሪያዎች

ምርቶች: CVD SiC የተሸፈኑ የቢምላይን ክፍሎች (ለምሳሌ፣ ቀዳዳዎች፣ የፋራዴይ ኩባያዎች)።

አፕሊኬሽኖችየአዮን ተከላ ዶፓንት አየኖችን ወደ ሴሚኮንዳክተር ንጣፎች ውስጥ ያስገባል። ከፍተኛ ኃይል ያላቸው የአዮን ጨረሮች የተጋለጡ ክፍሎችን መበታተን እና መሸርሸር ሊያስከትሉ ይችላሉ። የCVD SiC ጥንካሬ እና ከፍተኛ ንፅህና ከቢምላይን ክፍሎች የሚመነጨውን ቅንጣት ይቀንሳል፣ በዚህ ወሳኝ የዶፒንግ ደረጃ ወቅት የዋፈር ብክለትን ይከላከላል።

4. የኤፒታክሲያል ሪአክተር ክፍሎች

ምርቶች: የሲቪዲ ሲሲ ሽፋን ያላቸው ተንሳፋፊዎች እና የጋዝ አከፋፋዮች።

አፕሊኬሽኖችኤፒታክሲያል እድገት (EPI) በከፍተኛ ሙቀት ላይ በአንድ ንጣፍ ላይ ከፍተኛ ደረጃ ያላቸው ክሪስታሊን ንብርብሮችን ማሳደግን ያካትታል። የሲቪዲ ሲሲ ሽፋን ያላቸው ተከላካይ ...ዳይሬክተሩ ዳይሬክተሩ ዳይሬክተሩ ዳይሬክተሩ ዳይሬክተሩ ዳይሬክተሩ ዳይሬክተሩ ዳይሬክተሩ ዳይሬክተሩ

የቺፕ ጂኦሜትሪዎች እየቀነሱ እና የሂደት ፍላጎቶች እየጨመሩ ሲሄዱ፣ ከፍተኛ ጥራት ያላቸው የሲቪዲ ሲሲ ሽፋን አቅራቢዎች እና የሲቪዲ ሽፋን አምራቾች ፍላጎት ማደጉን ቀጥሏል።

IV. የCVD SiC ሽፋን ሂደት ተግዳሮቶች ምንድናቸው?

የሲቪዲ ሲሲ ሽፋን ትልቅ ጥቅም ቢኖረውም፣ ማምረትና አተገባበሩ አሁንም አንዳንድ የሂደት ተግዳሮቶች ያጋጥሙታል። እነዚህን ተግዳሮቶች መፍታት የተረጋጋ አፈጻጸም እና ወጪ ቆጣቢነትን ለማሳካት ቁልፉ ነው።

ተግዳሮቶች፡

1. ከንጣፉ ጋር ማጣበቂያ

በሙቀት ማስፋፊያ ኮፊሸንት እና በገጽታ ኃይል ልዩነት ምክንያት ሲሲ ከተለያዩ የንጣፍ ቁሶች (ለምሳሌ ግራፋይት፣ ሲሊከን፣ ሴራሚክ) ጋር ጠንካራ እና ወጥ የሆነ ማጣበቂያ ለማግኘት አስቸጋሪ ሊሆን ይችላል። ደካማ ማጣበቂያ በሙቀት ዑደት ወይም በሜካኒካል ውጥረት ወቅት ወደ መበስበስ ሊያመራ ይችላል።

መፍትሄዎች፡

የወለል ዝግጅት፦ ብክለትን ለማስወገድ እና ለማያያዝ ምቹ የሆነ ወለል ለመፍጠር የንጥረ ነገሩን በጥንቃቄ ማጽዳት እና የገጽታ አያያዝ (ለምሳሌ፣ መቅረጽ፣ የፕላዝማ ህክምና)።

ኢንተርሌየርየሙቀት መስፋፋት አለመመጣጠንን ለመቀነስ እና ማጣበቂያን ለማበረታታት ቀጭን እና ብጁ የሆነ የኢንተርላይነር ወይም የቋፈር ንብርብር (ለምሳሌ፣ ፒሮሊቲክ ካርቦን፣ TaC - በተወሰኑ አፕሊኬሽኖች ውስጥ ከCVD TaC ሽፋን ጋር ተመሳሳይ) ያስቀምጡ።

የማስቀመጫ መለኪያዎችን ያመቻቹየSiC ፊልሞችን ኒውክሊየሽን እና እድገት ለማሻሻል እና ጠንካራ የፊት ለፊት ትስስርን ለማሳደግ የተከማቸ የሙቀት መጠን፣ ግፊት እና የጋዝ ጥምርታን በጥንቃቄ ይቆጣጠሩ።

2. የፊልም ጭንቀት እና ስንጥቅ

በሲሲ ፊልሞች ውስጥ በሚከማችበት ወይም በሚቀዘቅዝበት ጊዜ፣ በተለይም በትላልቅ ወይም ውስብስብ ጂኦሜትሪዎች ላይ ስንጥቅ ወይም መወዛወዝ ሊያስከትሉ የሚችሉ ቀሪ ጭንቀቶች።

መፍትሄዎች፡

የሙቀት መቆጣጠሪያየሙቀት ድንጋጤ እና ጭንቀትን ለመቀነስ የማሞቂያ እና የማቀዝቀዣ ፍጥነትን በትክክል ይቆጣጠሩ።

የግራዲየንት ሽፋን፦ ውጥረትን ለማስተናገድ የቁሳቁስ ስብጥርን ወይም መዋቅርን ቀስ በቀስ ለመቀየር ባለብዙ ንብርብር ወይም የግራዲየንት ሽፋን ዘዴዎችን ይጠቀሙ።

ድህረ-ዲፖዚሽን አኔሊንግየተረፈውን ጭንቀት ለማስወገድ እና የፊልም ታማኝነትን ለማሻሻል የተሸፈኑትን ክፍሎች ያስተካክሉ።

3. ውስብስብ ጂኦሜትሪዎች ላይ ወጥነት እና ወጥነት

ውስብስብ ቅርጾች፣ ከፍተኛ የገጽታ ጥምርታ ወይም ውስጣዊ ቻናሎች ባሉባቸው ክፍሎች ላይ ወጥ የሆነ ወፍራም እና የተስተካከሉ ሽፋኖችን ማስቀመጥ በፕሪከርደር ስርጭት እና በምላሽ ኪኔቲክስ ላይ ባሉ ገደቦች ምክንያት አስቸጋሪ ሊሆን ይችላል።

መፍትሄዎች፡

የሬአክተር ዲዛይን ማመቻቸት: የተመቻቹ የጋዝ ፍሰት ተለዋዋጭነት እና የሙቀት ወጥነት ያላቸው የሲቪዲ ሬአክተሮችን ዲዛይን ያድርጉ እና ተመሳሳይ የሆነ የቅድመ-ተከላካዮች ስርጭትን ያረጋግጡ።

የሂደት መለኪያ ማስተካከያ፦ የጋዝ ደረጃ ስርጭትን ወደ ውስብስብ ባህሪያት ለማሻሻል የተቀማጭ ግፊት፣ የፍሰት መጠን እና የቅድመ-ቀዳዳ ክምችትን በጥሩ ሁኔታ ያስተካክሉ።

ባለብዙ ደረጃ ማስያዣ፦ ሁሉም ገጽታዎች በበቂ ሁኔታ የተሸፈኑ መሆናቸውን ለማረጋገጥ ቀጣይነት ያለው የማስቀመጫ ደረጃዎችን ወይም የሚሽከረከሩ እቃዎችን ይጠቀሙ።

ቪ. ተደጋጋሚ ጥያቄዎች

ጥያቄ 1፡ በሴሚኮንዳክተር አፕሊኬሽኖች ውስጥ በሲቪዲ ሲሲ እና በፒቪዲ ሲሲ መካከል ያለው ዋና ልዩነት ምንድነው?

መ፡ የሲቪዲ ሽፋኖች ከ99.99% ንፁህ የሆነ የአምድ ክሪስታል መዋቅሮች ሲሆኑ ለፕላዝማ አካባቢዎች ተስማሚ ናቸው፤ የPVD ሽፋኖች በአብዛኛው አሞርፎስ/ናኖክሪስታሊን ሲሆኑ ንፁህነታቸው <99.9% ሲሆን በዋናነት ለጌጣጌጥ ሽፋኖች ያገለግላሉ።

ጥ 2፡ ሽፋኑ ሊቋቋመው የሚችለው ከፍተኛው የሙቀት መጠን ምንድነው?

ሀ፡ የአጭር ጊዜ 1650°ሴ (እንደ ማቃጠል ሂደት)፣ የረጅም ጊዜ የአጠቃቀም ገደብ 1450°ሴ፣ ከዚህ የሙቀት መጠን ማለፍ ከβ-SiC ወደ α-SiC የደረጃ ሽግግርን ያስከትላል።

ጥ 3: የተለመደው የሽፋን ውፍረት ክልል?

መ: የሴሚኮንዳክተር ክፍሎች በአብዛኛው ከ80-150 μm ናቸው፣ እና የአውሮፕላን ሞተር EBC ሽፋኖች ከ300-500 μm ሊደርሱ ይችላሉ።

ጥያቄ 4፡ ወጪን የሚነኩ ዋና ዋና ነገሮች ምንድናቸው?

መ፡ የቅድመ-መከላከያ ንፅህና (40%)፣ የመሳሪያዎች የኃይል ፍጆታ (30%)፣ የምርት ኪሳራ (20%)። የከፍተኛ ደረጃ ሽፋኖች የክፍል ዋጋ 5,000 ዶላር/ኪ.ግ ሊደርስ ይችላል።

ጥያቄ 5፡- በዓለም ላይ ዋና ዋና አቅራቢዎች ምንድናቸው?

ሀ፡ አውሮፓ እና ዩናይትድ ስቴትስ፡ ኮርስቴክ፣ መርሰን፣ አይዮንቦንድ፤ እስያ፡ ሴሚክስላብ፣ ቬቴክሴሚኮን፣ ካሌክስ (ታይዋን)፣ ሳይንቴክ (ታይዋን)