¿Qué es el recubrimiento SIC?

Carburo de silicioEs un compuesto duro que contiene silicio y carbono, y se encuentra en la naturaleza como el mineral extremadamente raro moissanita. Las partículas de carburo de silicio se pueden unir mediante sinterización para formar cerámicas muy duras, que se utilizan ampliamente en aplicaciones que requieren alta durabilidad, especialmente en el procesamiento de semiconductores.

Estructura física del SiC

¿Qué es el recubrimiento de SiC?

El recubrimiento de SiC es un recubrimiento denso y resistente al desgaste de carburo de silicio con alta resistencia a la corrosión y al calor, y excelente conductividad térmica. Este recubrimiento de SiC de alta pureza se utiliza principalmente en las industrias de semiconductores y electrónica para proteger los soportes de obleas, las bases y los elementos calefactores de entornos corrosivos y reactivos. El recubrimiento de SiC también es adecuado para hornos de vacío y calentamiento de muestras en alto vacío, entornos reactivos y con oxígeno.

Superficie de recubrimiento de SiC de alta pureza

¿En qué consiste el proceso de recubrimiento con SiC?

Se deposita una fina capa de carburo de silicio sobre la superficie del sustrato utilizandoCVD (Deposición Química en Fase Vapor)La deposición se suele realizar a temperaturas de 1200-1300 °C y el comportamiento de dilatación térmica del material del sustrato debe ser compatible con el recubrimiento de SiC para minimizar la tensión térmica.

ESTRUCTURA CRISTALINA DE LA PELÍCULA DE SIC CVD

ESTRUCTURA CRISTALINA DE LA PELÍCULA DE REVESTIMIENTO CVD SIC

Las propiedades físicas del recubrimiento de SiC se reflejan principalmente en su alta resistencia a la temperatura, dureza, resistencia a la corrosión y conductividad térmica.

Los parámetros físicos típicos suelen ser los siguientes:

DurezaLos recubrimientos de SiC suelen tener una dureza Vickers en el rango de 2000-2500 HV, lo que les confiere una resistencia al desgaste y al impacto extremadamente alta en aplicaciones industriales.

DensidadLos recubrimientos de SiC suelen tener una densidad de 3,1-3,2 g/cm³. Esta alta densidad contribuye a la resistencia mecánica y la durabilidad del recubrimiento.

Conductividad térmicaLos recubrimientos de SiC poseen una alta conductividad térmica, generalmente entre 120 y 200 W/mK (a 20 °C). Esto les confiere una buena conductividad térmica en entornos de alta temperatura, lo que los hace especialmente adecuados para equipos de tratamiento térmico en la industria de semiconductores.

Punto de fusiónEl carburo de silicio tiene un punto de fusión de aproximadamente 2730 °C y posee una excelente estabilidad térmica a temperaturas extremas.

Coeficiente de dilatación térmicaLos recubrimientos de SiC tienen un coeficiente de dilatación térmica lineal (CTE) bajo, generalmente en el rango de 4,0 a 4,5 µm/mK (entre 25 y 1000 °C). Esto significa que su estabilidad dimensional es excelente ante grandes variaciones de temperatura.

Resistencia a la corrosiónLos recubrimientos de SiC son extremadamente resistentes a la corrosión en entornos ácidos, alcalinos y oxidantes fuertes, especialmente cuando se utilizan ácidos fuertes (como HF o HCl); su resistencia a la corrosión supera con creces la de los materiales metálicos convencionales.

Sustrato para la aplicación de recubrimiento de SiC

El recubrimiento de SiC se utiliza a menudo para mejorar la resistencia a la corrosión, la resistencia a altas temperaturas y la resistencia a la erosión por plasma del sustrato. Los sustratos de aplicación comunes incluyen los siguientes:

Tipo de sustrato	Motivo de la solicitud	Uso típico
Grafito	- Estructura ligera, buena conductividad térmica - Pero se corroe fácilmente por el plasma, requiere protección mediante recubrimiento de SiC.	Componentes de cámaras de vacío, bandejas de grafito, bandejas de grabado por plasma, etc.
Cuarzo (Cuarzo/SiO₂)	- Alta pureza pero fácilmente corroído - El recubrimiento mejora la resistencia a la erosión por plasma.	Piezas de cámara CVD/PECVD
Cerámica (como la alúmina Al₂O₃)	- Estructura de alta resistencia y estable - El recubrimiento mejora la resistencia a la corrosión de la superficie.	Revestimiento de la cámara, accesorios, etc.
Metales (como el molibdeno, el titanio, etc.)	- Buena conductividad térmica pero poca resistencia a la corrosión - El recubrimiento mejora la estabilidad de la superficie.	Componentes de reacción de proceso especial
Cuerpo sinterizado de carburo de silicio (SiC en bloque)	- Para entornos con altos requisitos de condiciones de trabajo complejas - El recubrimiento mejora aún más la pureza y la resistencia a la corrosión.	Componentes de cámara CVD/ALD de alta gama

Los productos recubiertos de SiC se utilizan comúnmente en las siguientes áreas de semiconductores.

Los productos de recubrimiento de SiC se utilizan ampliamente en el procesamiento de semiconductores, principalmente en entornos de alta temperatura, alta corrosión y plasma intenso. A continuación, se presentan algunos de los principales procesos o campos de aplicación y breves descripciones:

Proceso/campo de solicitud	Breve descripción	Función de recubrimiento de carburo de silicio
Grabado por plasma (Grabado)	Utilice gases a base de flúor o cloro para la transferencia de patrones.	Resiste la erosión del plasma y previene la contaminación por partículas y metales.
deposición química en fase vapor (CVD/PECVD)	Deposición de películas delgadas de óxido, nitruro y otros materiales.	Resiste los gases precursores corrosivos y aumenta la vida útil de los componentes.
Cámara de deposición física de vapor (PVD)	Bombardeo de partículas de alta energía durante el proceso de recubrimiento	Mejorar la resistencia a la erosión y al calor de la cámara de reacción.
Proceso MOCVD (como el crecimiento epitaxial de SiC)	Reacción a largo plazo bajo alta temperatura y atmósfera corrosiva con alto contenido de hidrógeno.	Mantener la estabilidad del equipo y prevenir la contaminación de los cristales en crecimiento.
Proceso de tratamiento térmico (LPCVD, difusión, recocido, etc.)	Generalmente se lleva a cabo a alta temperatura y vacío/atmósfera.	Proteja las embarcaciones y bandejas de grafito de la oxidación o corrosión.
Porta-obleas/soporte (manipulación de obleas)	Base de grafito para transferencia o soporte de obleas	Reduzca el desprendimiento de partículas y evite la contaminación por contacto.
Componentes de la cámara ALD	Controlar de forma repetida y precisa la deposición de capas atómicas.	El recubrimiento mantiene la cámara limpia y tiene una alta resistencia a la corrosión frente a los precursores.

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