¿Qué es el recubrimiento de silicio?

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 pueden unirse mediante sinterización para formar cerámicas muy duras, ampliamente utilizadas en aplicaciones que requieren alta durabilidad, especialmente en la fabricación de semiconductores.

Estructura física del SiC

¿Qué es el recubrimiento de SiC?

El recubrimiento de SiC es un recubrimiento de carburo de silicio denso y resistente al desgaste 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 soportes de obleas, bases y elementos calefactores de entornos corrosivos y reactivos. El recubrimiento de SiC también es adecuado para hornos de vacío y calentamiento de muestras en entornos de alto vacío, reactivos y con oxígeno.

Superficie de recubrimiento de SiC de alta pureza

¿Qué es el proceso de recubrimiento de SiC?

Se deposita una fina capa de carburo de silicio sobre la superficie del sustrato utilizandoCVD (deposición química de vapor)La deposición se lleva a cabo generalmente a temperaturas de 1200-1300 °C y el comportamiento de expansión térmica del material del sustrato debe ser compatible con el recubrimiento de SiC para minimizar el estrés térmico.

ESTRUCTURA CRISTALINA DE LA PELÍCULA DE SIC CVD

Recubrimiento CVD SIC ESTRUCTURA CRISTALINA DE LA PELÍCULA

Las propiedades físicas del recubrimiento de SiC se reflejan principalmente en su resistencia a altas temperaturas, 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 a 2500 HV, lo que les otorga una resistencia extremadamente alta al desgaste y al impacto 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 presentan una alta conductividad térmica, típicamente en el rango de 120-200 W/mK (a 20 °C). Esto les confiere una buena conductividad térmica en entornos de alta temperatura y los hace especialmente adecuados para equipos de tratamiento térmico en la industria de semiconductores.

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

Coeficiente de expansión térmicaLos recubrimientos de SiC presentan un bajo coeficiente de expansión térmica lineal (CTE), típicamente 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 diferencias de temperatura.

Resistencia a la corrosión:Los 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 ampliamente la de los materiales metálicos convencionales.

Sustrato de aplicación de recubrimiento de SiC

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

Tipo de sustrato	Motivo de la solicitud	Uso típico
Grafito	- Estructura ligera, buena conductividad térmica. - Pero se corroe fácilmente con plasma, requiere protección de recubrimiento de SiC.	Piezas de cámaras de vacío, naves de grafito, bandejas de grabado de plasma, etc.
Cuarzo (Cuarzo/SiO₂)	- Alta pureza pero se corroe fácilmente. - El recubrimiento mejora la resistencia a la erosión del plasma.	Piezas de la cámara de CVD/PECVD
Cerámica (como alúmina Al₂O₃)	- Alta resistencia y estructura estable. - El recubrimiento mejora la resistencia a la corrosión de la superficie.	Revestimiento de cámara, accesorios, etc.
Metales (como molibdeno, titanio, etc.)	- Buena conductividad térmica pero poca resistencia a la corrosión. - El recubrimiento mejora la estabilidad de la superficie.	Componentes de reacción de procesos especiales
Cuerpo sinterizado de carburo de silicio (SiC a granel)	- 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 fuerte. A continuación, se presentan varios procesos o campos de aplicación principales y sus breves descripciones:

Proceso/campo de solicitud	Breve descripción	Función del recubrimiento de carburo de silicio
Grabado de 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 de vapor (CVD/PECVD)	Deposición de óxido, nitruro y otras películas delgadas	Resiste 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 la resistencia al calor de la cámara de reacción.
Proceso MOCVD (como el crecimiento epitaxial de SiC)	Reacción a largo plazo en atmósfera corrosiva de alta temperatura y alto contenido de hidrógeno.	Mantener la estabilidad del equipo y evitar 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.
Portador/mandril de obleas (manipulación de obleas)	Base de grafito para transferencia o soporte de obleas	Reducir el desprendimiento de partículas y evitar la contaminación por contacto
Componentes de la cámara ALD	Controlar de forma repetida y precisa la deposición de capas atómicas	El revestimiento mantiene la cámara limpia y tiene una alta resistencia a la corrosión de los precursores.

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