CVD SiC ሽፋን ምንድን ነው?

ሲቪዲየሲሲ ሽፋንየሴሚኮንዳክተር ማምረቻ ሂደቶችን ወሰን በሚያስገርም ፍጥነት በማደስ ላይ ነው። ይህ ቀላል የሚመስለው የሽፋን ቴክኖሎጂ በቺፕ ማምረቻ ውስጥ ለሦስቱ ዋና ዋና የብክለት ብክለት፣ ከፍተኛ የሙቀት መጠን ዝገት እና የፕላዝማ መሸርሸር ቁልፍ መፍትሄ ሆኗል። የአለም ከፍተኛ ሴሚኮንዳክተር መሳሪያዎች አምራቾች ለቀጣይ ትውልድ መሳሪያዎች እንደ መደበኛ ቴክኖሎጂ ዘርዝረዋል. ስለዚህ, ይህ ሽፋን የቺፕ ማምረቻ "የማይታይ ትጥቅ" የሚያደርገው ምንድን ነው? ይህ ጽሑፍ የቴክኒካዊ መርሆቹን, ዋና አፕሊኬሽኖቹን እና የተሻሻሉ ግኝቶችን በጥልቀት ይመረምራል.

Ⅰ የሲቪዲ ሲሲ ሽፋን ትርጉም

የሲቪዲ ሲሲ ሽፋን በኬሚካላዊ የእንፋሎት ማጠራቀሚያ (ሲቪዲ) ሂደት ላይ የተቀመጠውን የሲሊኮን ካርቦይድ (ሲሲ) መከላከያ ንብርብርን ያመለክታል. ሲሊኮን ካርቦዳይድ የሲሊኮን እና የካርቦን ውህድ ነው, እሱም በጥሩ ጥንካሬ, ከፍተኛ የሙቀት መቆጣጠሪያ, የኬሚካል ኢንቬንሽን እና ከፍተኛ የሙቀት መጠን መቋቋም ይታወቃል. የሲቪዲ ቴክኖሎጂ ከፍተኛ-ንፅህና፣ ጥቅጥቅ ያለ እና ወጥ የሆነ ውፍረት ያለው የሲሲ ንብርብር ይፈጥራል፣ እና ከተወሳሰቡ ጂኦሜትሪዎች ጋር በጣም የሚስማማ ነው። ይህ የሲቪዲ ሲሲ ሽፋኖችን በባህላዊ የጅምላ ቁሳቁሶች ወይም ሌሎች የሽፋን ዘዴዎች ሊሟሉ የማይችሉ ተፈላጊ መተግበሪያዎችን በጣም ተስማሚ ያደርገዋል።

Ⅱ የሲቪዲ ሂደት መርህ

የኬሚካል ትነት ማስቀመጫ (ሲቪዲ) ከፍተኛ ጥራት ያላቸውን ከፍተኛ አፈጻጸም ያላቸውን ጠንካራ ቁሶች ለማምረት የሚያገለግል ሁለገብ የማምረት ዘዴ ነው። የሲቪዲ ዋና መርህ ጠንካራ ሽፋን ለመፍጠር በጋለ ንጣፎች ወለል ላይ የጋዝ ቅድመ-ምላሾችን ምላሽ ያካትታል።

የSiC CVD ሂደት ቀለል ያለ መግለጫ ይኸውና፡

የሲቪዲ ሂደት መርህ ንድፍ

1. ቀዳሚ መግቢያጋዝ ቀዳሚዎች፣ በተለይም ሲሊኮን የያዙ ጋዞች (ለምሳሌ ሜቲልትሪክሎሮሲላን - MTS፣ ወይም silane - SiH₄) እና ካርቦን የያዙ ጋዞች (ለምሳሌ ፕሮፔን - C₃H₈) ወደ ምላሽ ክፍል ውስጥ ይገባሉ።

2. ጋዝ ማድረስእነዚህ ቀዳሚ ጋዞች በሚሞቀው ወለል ላይ ይፈስሳሉ።

3. ማስተዋወቅ: ቀዳሚ ሞለኪውሎች በሙቀቱ ወለል ላይ ይጣበቃሉ።

4. የገጽታ ምላሽበከፍተኛ ሙቀት ውስጥ, የተጣበቁ ሞለኪውሎች የኬሚካላዊ ግብረመልሶች ይደርሳሉ, በዚህም ምክንያት የቅድሚያ መበስበስ እና ጠንካራ የሲሲ ፊልም ይፈጥራሉ. ምርቶች በጋዞች መልክ ይለቀቃሉ.

5. መበስበስ እና ማስወጣትጋዝ የሚባሉት ምርቶች ከመሬት ላይ ይበሰብሳሉ ከዚያም ከጓዳው ይወጣሉ። የሙቀት መጠንን, ግፊትን, የጋዝ ፍሰት መጠንን እና ቀዳሚ ትኩረትን በትክክል መቆጣጠር ውፍረት, ንፅህና, ክሪስታሊን እና ማጣበቂያን ጨምሮ ተፈላጊውን የፊልም ባህሪያትን ለማግኘት ወሳኝ ነው.

Ⅲ በሴሚኮንዳክተር ሂደቶች ውስጥ የሲቪዲ ሲሲ ሽፋን አጠቃቀም

የሲቪዲ ሲሲ ሽፋኖች በሴሚኮንዳክተር ማምረቻ ውስጥ በጣም አስፈላጊ ናቸው ምክንያቱም ልዩ የባህሪያቸው ጥምረት የአምራች አከባቢን ከባድ ሁኔታዎችን እና ጥብቅ የንፅህና መስፈርቶችን በቀጥታ የሚያሟላ ነው። የፕላዝማ ዝገትን፣ ኬሚካላዊ ጥቃትን እና ቅንጣትን ማመንጨትን ያጠናክራሉ፣ እነዚህ ሁሉ የዋፈር ምርትን እና የመሳሪያውን ጊዜ ከፍ ለማድረግ ወሳኝ ናቸው።

የሚከተሉት አንዳንድ የተለመዱ CVD SiC የተሸፈኑ ክፍሎች እና የመተግበሪያቸው ሁኔታዎች ናቸው፡

1. የፕላዝማ ኢቲንግ ክፍል እና የትኩረት ቀለበት

ምርቶች: ሲቪዲ ሲሲ የተሸፈኑ መስመሮች፣ የገላ መታጠቢያ ገንዳዎች፣ ተጠርጣሪዎች እና የትኩረት ቀለበቶች።

መተግበሪያበፕላዝማ ኢክሽን ውስጥ በጣም ንቁ የሆነ ፕላዝማ ጥቅም ላይ የሚውለው ቁሳቁሶችን ከዋፋዎች ለመምረጥ ነው. ያልተሸፈኑ ወይም ያነሰ ረጅም ጊዜ የሚቆዩ ቁሳቁሶች በፍጥነት እየቀነሱ ይሄዳሉ፣ ይህም ወደ ቅንጣት መበከል እና ተደጋጋሚ የእረፍት ጊዜን ያስከትላል። የሲቪዲ ሲሲ ቅብ ሽፋን ጠበኛ የሆኑ የፕላዝማ ኬሚካሎችን (ለምሳሌ ፍሎራይን፣ ክሎሪን፣ ብሮሚን ፕላዝማዎች) በጣም ጥሩ የመቋቋም ችሎታ አላቸው፣ የቁልፍ ክፍል ክፍሎችን ህይወት ያራዝመዋል፣ እና ቅንጣት ማመንጨትን ይቀንሳል፣ ይህም በቀጥታ የዋፈር ምርትን ይጨምራል።

2.PECVD እና HDPCVD ክፍሎች

ምርቶችሲቪዲ ሲሲ የተሸፈኑ የምላሽ ክፍሎች እና ኤሌክትሮዶች።

መተግበሪያዎችየፕላዝማ የተሻሻለ የኬሚካል ትነት ክምችት (PECVD) እና ከፍተኛ መጠጋጋት ፕላዝማ ሲቪዲ (HDPCVD) ቀጭን ፊልሞችን (ለምሳሌ ዳይኤሌክትሪክ ሽፋን፣ ማለፊያ ንብርብሮች) ለማስቀመጥ ያገለግላሉ። እነዚህ ሂደቶች በጣም አስቸጋሪ የሆኑ የፕላዝማ አካባቢዎችን ያካትታሉ. የሲቪዲ ሲሲ ሽፋን የካሜራ ግድግዳዎችን እና ኤሌክትሮዶችን ከአፈር መሸርሸር ይከላከላሉ, ተከታታይ የፊልም ጥራትን ያረጋግጣል እና ጉድለቶችን ይቀንሳል.

3. ion የመትከያ መሳሪያዎች

ምርቶች: ሲቪዲ ሲሲ የተሸፈኑ የጨረር ክፍሎች (ለምሳሌ, apertures, Faraday ኩባያዎች).

መተግበሪያዎች: ion implantation dopant ions ወደ ሴሚኮንዳክተር substrates ያስተዋውቃል. ከፍተኛ ኃይል ያለው ion ጨረሮች መትፋት እና የተጋለጡ ክፍሎችን መሸርሸር ሊያስከትሉ ይችላሉ. የሲቪዲ ሲሲ ጥንካሬ እና ከፍተኛ ንፅህና ከ beamline ንጥረ ነገሮች ቅንጣት ማመንጨትን ይቀንሳል፣ በዚህ ወሳኝ የዶፒንግ እርምጃ ወቅት የዋፈር መበከልን ይከላከላል።

4. Epitaxial reactor ክፍሎች

ምርቶች: ሲቪዲ ሲሲ የተሸፈኑ ጥርጣሬዎች እና ጋዝ አከፋፋዮች.

መተግበሪያዎችኤፒታክሲያል እድገት (EPI) በከፍተኛ ሙቀት ውስጥ በከፍተኛ ደረጃ የታዘዙ ክሪስታላይን ንብርብሮችን በአንድ ወለል ላይ ማደግን ያካትታል። የሲቪዲ ሲሲ ሽፋን ያላቸው ተጠርጣሪዎች በከፍተኛ ሙቀት ውስጥ እጅግ በጣም ጥሩ የሙቀት መረጋጋት እና የኬሚካላዊ ጥንካሬ ይሰጣሉ, ይህም አንድ ወጥ የሆነ ሙቀትን በማረጋገጥ እና የሱሴክተሩን መበከል ይከላከላል, ይህም ከፍተኛ ጥራት ያለው ኤፒታክሲያል ንብርብሮችን ለማግኘት አስፈላጊ ነው.

ቺፕ ጂኦሜትሪዎች እየቀነሱ እና የሂደቱ ፍላጎቶች እየጠነከሩ ሲሄዱ፣ ከፍተኛ ጥራት ያላቸውን የሲቪዲ ሲሲ ሽፋን አቅራቢዎች እና የሲቪዲ ሽፋን አምራቾች ፍላጎት ማደጉን ቀጥሏል።

IV. የሲቪዲ ሲሲ ሽፋን ሂደት ፈተናዎች ምንድን ናቸው?

የሲቪዲ ሲሲ ሽፋን ትልቅ ጥቅም ቢኖረውም, ማምረቻው እና አተገባበሩ አሁንም አንዳንድ የሂደት ችግሮች ያጋጥሟቸዋል. እነዚህን ተግዳሮቶች መፍታት የተረጋጋ አፈፃፀም እና ወጪ ቆጣቢነትን ለማሳካት ቁልፍ ነው።

ተግዳሮቶች፡-

1. ወደ ንጣፍ ማጣበቅ

በሙቀት ማስፋፊያ ቅንጅቶች እና የገጽታ ሃይል ልዩነት የተነሳ ለተለያዩ የከርሰ ምድር ቁሶች (ለምሳሌ፣ ግራፋይት፣ ሲሊከን፣ ሴራሚክ) ጠንካራ እና ወጥ የሆነ ማጣበቂያ ለማግኘት SiC ፈታኝ ሊሆን ይችላል። በሙቀት ብስክሌት ወይም በሜካኒካል ውጥረት ወቅት ደካማ ማጣበቂያ ወደ መበስበስ ሊያመራ ይችላል።

መፍትሄዎች፡-

የወለል ዝግጅትብክለትን ለማስወገድ እና ለግንኙነት ምቹ የሆነ ንጣፍ ለመፍጠር የንጥረ-ነገርን ማጽዳት እና የገጽታ አያያዝ (ለምሳሌ ፣ ማሳከክ ፣ የፕላዝማ ሕክምና)።

ኢንተርሌይተርየሙቀት ማስፋፊያ አለመመጣጠንን ለመቀነስ እና መጣበቅን ለማበረታታት ቀጭን እና ብጁ ኢንተርሌይየር ወይም ቋት (ለምሳሌ ፒሮሊቲክ ካርቦን፣ ታሲ - በልዩ አፕሊኬሽኖች ውስጥ ከሲቪዲ ታሲ ሽፋን ጋር ተመሳሳይ) ያስቀምጡ።

የማስቀመጫ መለኪያዎችን ያመቻቹየሲሲ ፊልሞችን አስኳልነት እና እድገትን ለማመቻቸት እና ጠንካራ የፊት መጋጠሚያን ለማበረታታት የተከማቸ የሙቀት መጠን፣ ግፊት እና ጋዝ ሬሾን በጥንቃቄ ይቆጣጠሩ።

2. የፊልም ውጥረት እና ስንጥቅ

በተቀማጭ ወይም በቀጣይ ቅዝቃዜ፣ በሲሲ ፊልሞች ውስጥ የሚቀሩ ጭንቀቶች ሊፈጠሩ ይችላሉ፣ ይህም መሰንጠቅ ወይም መወዛወዝን፣ በተለይም በትላልቅ ወይም ውስብስብ ጂኦሜትሪዎች ላይ።

መፍትሄዎች፡-

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

የግራዲየንት ሽፋንውጥረትን ለማስተናገድ የቁሳቁስ ቅንብርን ወይም መዋቅርን ቀስ በቀስ ለመቀየር ባለብዙ ንብርብር ወይም የግራዲየንት ሽፋን ዘዴዎችን ይጠቀሙ።

የድህረ-ተቀማጭ ማቃለያቀሪ ጭንቀትን ለማስወገድ እና የፊልም ታማኝነትን ለማሻሻል የተሸፈኑ ክፍሎችን ያሽጉ.

3. በተወሳሰቡ ጂኦሜትሪዎች ላይ ተስማሚነት እና ወጥነት

ውስብስብ ቅርጾች፣ ከፍተኛ ገጽታ ያላቸው ሬሾዎች ወይም የውስጥ ሰርጦች ላይ ወጥ የሆነ ውፍረት ያለው እና ተመሳሳይ ሽፋኖችን ማስቀመጥ በቅድመ-መስፋፋት እና ምላሽ ኪነቲክስ ውስንነት ምክንያት አስቸጋሪ ሊሆን ይችላል።

መፍትሄዎች፡-

የሬአክተር ንድፍ ማመቻቸትየቅድሚያዎች ወጥ ስርጭትን ለማረጋገጥ የሲቪዲ ሪአክተሮችን ከተመቻቸ የጋዝ ፍሰት ተለዋዋጭነት እና የሙቀት መጠን ጋር ይንደፉ።

የሂደት መለኪያ ማስተካከያየጋዝ ደረጃ ስርጭትን ወደ ውስብስብ ባህሪያት ለማሻሻል በጥሩ ሁኔታ የተከማቸ ግፊት፣ የፍሰት መጠን እና ቀዳሚ ትኩረት።

ባለብዙ ደረጃ ማስቀመጫሁሉም ንጣፎች በበቂ ሁኔታ የተሸፈኑ መሆናቸውን ለማረጋገጥ ተከታታይ የማስቀመጫ ደረጃዎችን ወይም የሚሽከረከሩ እቃዎችን ይጠቀሙ።

V. FAQ

Q1፡ በሴሚኮንዳክተር አፕሊኬሽኖች ውስጥ በCVD SiC እና PVD SiC መካከል ያለው ዋና ልዩነት ምንድን ነው?

መ: የሲቪዲ ሽፋኖች ለፕላዝማ አከባቢዎች ተስማሚ> 99.99% ንፅህና ያላቸው የአዕማድ ክሪስታል መዋቅሮች ናቸው; የ PVD ሽፋኖች በአብዛኛው አሞርፎስ / ናኖክሪስታሊን ከ <99.9% ንፅህና ጋር, በዋናነት ለጌጣጌጥ ሽፋን ያገለግላሉ.

Q2: ሽፋኑ መቋቋም የሚችለው ከፍተኛው የሙቀት መጠን ምን ያህል ነው?

መ፡ የአጭር ጊዜ መቻቻል 1650°C (እንደ ማደንዘዣ ሂደት)፣ የረጅም ጊዜ አጠቃቀም ገደብ 1450°C፣ ከዚህ የሙቀት መጠን ማለፍ የደረጃ ሽግግርን ከβ-SiC ወደ α-SiC ያስከትላል።

Q3: የተለመደው የሽፋን ውፍረት ክልል?

መ: ሴሚኮንዳክተር ክፍሎች በአብዛኛው 80-150μm ናቸው, እና የአውሮፕላን ሞተር EBC ሽፋን 300-500μm ሊደርስ ይችላል.

Q4: ወጪን የሚነኩ ቁልፍ ነገሮች ምንድን ናቸው?

መ: ቅድመ-ንፅህና (40%) ፣ የመሣሪያዎች የኃይል ፍጆታ (30%) ፣ የምርት ኪሳራ (20%)። የከፍተኛ ደረጃ ሽፋኖች የንጥል ዋጋ 5,000 ዶላር በኪሎ ሊደርስ ይችላል.

Q5: ዋናዎቹ ዓለም አቀፍ አቅራቢዎች ምንድን ናቸው?

መ፡ አውሮፓ እና አሜሪካ፡ CoorsTek, Mersen, Ionbond; እስያ፡ ሴሚክስላብ፣ ቬቴክሴሚኮን፣ ካልሌክስ (ታይዋን)፣ ሳይንቴክ (ታይዋን)