ການເຄືອບ CVD SiC ແມ່ນຫຍັງ?

CVDການເຄືອບ SiCກໍາລັງປ່ຽນແປງຂໍ້ຈໍາກັດຂອງຂະບວນການຜະລິດ semiconductor ໃນອັດຕາທີ່ຫນ້າປະຫລາດໃຈ. ເຕັກໂນໂລຍີການເຄືອບທີ່ເບິ່ງຄືວ່າງ່າຍດາຍນີ້ໄດ້ກາຍເປັນການແກ້ໄຂທີ່ສໍາຄັນຕໍ່ສາມສິ່ງທ້າທາຍຫຼັກຂອງການປົນເປື້ອນ particle, corrosion ອຸນຫະພູມສູງແລະການເຊາະເຈື່ອນ plasma ໃນການຜະລິດຊິບ. ຜູ້ຜະລິດອຸປະກອນ semiconductor ອັນດັບຕົ້ນຂອງໂລກໄດ້ລະບຸວ່າເປັນເຕັກໂນໂລຢີມາດຕະຖານສໍາລັບອຸປະກອນການຜະລິດຕໍ່ໄປ. ດັ່ງນັ້ນ, ສິ່ງທີ່ເຮັດໃຫ້ການເຄືອບນີ້ເປັນ "ເກາະທີ່ເບິ່ງບໍ່ເຫັນ" ຂອງການຜະລິດຊິບ? ບົດ​ຄວາມ​ນີ້​ຈະ​ວິ​ເຄາະ​ຢ່າງ​ເລິກ​ເຊິ່ງ​ຫຼັກ​ການ​ທາງ​ດ້ານ​ວິ​ຊາ​ການ​ຂອງ​ຕົນ​, ການ​ນໍາ​ໃຊ້​ຫຼັກ​ຖານ​ແລະ​ຄວາມ​ແຕກ​ຕ່າງ​ທີ່​ທັນ​ສະ​ໄຫມ​.

Ⅰ. ຄໍານິຍາມຂອງການເຄືອບ CVD SiC

ການເຄືອບ CVD SiC ຫມາຍເຖິງຊັ້ນປ້ອງກັນຂອງ silicon carbide (SiC) ທີ່ຝາກໄວ້ເທິງຊັ້ນໃຕ້ດິນໂດຍຂະບວນການປ່ອຍອາຍພິດທາງເຄມີ (CVD). Silicon carbide ແມ່ນສານປະກອບຂອງຊິລິໂຄນແລະຄາບອນ, ເປັນທີ່ຮູ້ຈັກສໍາລັບຄວາມແຂງທີ່ດີເລີດ, ການນໍາຄວາມຮ້ອນສູງ, inertness ສານເຄມີແລະການຕໍ່ຕ້ານອຸນຫະພູມສູງ. ເທກໂນໂລຍີ CVD ສາມາດປະກອບເປັນຊັ້ນ SiC ທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງ, ຫນາແຫນ້ນແລະຫນາແຫນ້ນ, ແລະສາມາດມີຄວາມສອດຄ່ອງສູງກັບເລຂາຄະນິດທີ່ສັບສົນ. ນີ້ເຮັດໃຫ້ການເຄືອບ CVD SiC ເຫມາະຫຼາຍສໍາລັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ຕ້ອງການທີ່ບໍ່ສາມາດຕອບສະຫນອງໄດ້ໂດຍວັດສະດຸຈໍານວນຫລາຍແບບດັ້ງເດີມຫຼືວິທີການເຄືອບອື່ນໆ.

Ⅱ. ຫຼັກການຂະບວນການ CVD

ການປ່ອຍອາຍພິດທາງເຄມີ (CVD) ແມ່ນວິທີການຜະລິດທີ່ຫຼາກຫຼາຍຊະນິດທີ່ໃຊ້ໃນການຜະລິດວັດສະດຸແຂງທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງ, ປະສິດທິພາບສູງ. ຫຼັກການຫຼັກຂອງ CVD ກ່ຽວຂ້ອງກັບປະຕິກິລິຍາຂອງທາດຄາໂບໄຮເດຣດທີ່ຢູ່ເທິງພື້ນຜິວຂອງຊັ້ນໃຕ້ດິນທີ່ມີຄວາມຮ້ອນເພື່ອສ້າງເປັນສານເຄືອບແຂງ.

ນີ້ແມ່ນການແບ່ງຂັ້ນງ່າຍໆຂອງຂະບວນການ SiC CVD:

ແຜນວາດຫຼັກການຂະບວນການ CVD

1. ແນະນຳຕົວກ່ອນ: ທາດຄາໂບໄຮເດຣດ, ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວແກັສທີ່ມີຊິລິໂຄນ (ຕົວຢ່າງ: methyltrichlorosilane – MTS, ຫຼື silane – SiH₄) ແລະທາດອາຍແກັສທີ່ມີຄາບອນ (ຕົວຢ່າງ: propane – C₃H₈), ຖືກນໍາເຂົ້າໄປໃນຫ້ອງຕິກິຣິຍາ.

2. ການຈັດສົ່ງອາຍແກັສ: ທາດອາຍພິດຂອງຄາຣະວາເຫຼົ່ານີ້ໄຫຼຜ່ານຊັ້ນໃຕ້ດິນທີ່ມີຄວາມຮ້ອນ.

3. ການດູດຊຶມ: ໂມເລກຸນ precursor adsorb ກັບຫນ້າດິນຂອງ substrate ຮ້ອນ.

4. ປະຕິກິລິຍາດ້ານ: ຢູ່ໃນອຸນຫະພູມສູງ, ໂມເລກຸນ adsorbed undergo ປະຕິກິລິຍາທາງເຄມີ, ເຮັດໃຫ້ເກີດການ decomposition ຂອງຄາຣະວາແລະການສ້າງເປັນຮູບເງົາ SiC ແຂງ. ຜົນ​ຜະ​ລິດ​ໄດ້​ຖືກ​ປ່ອຍ​ອອກ​ມາ​ໃນ​ຮູບ​ແບບ​ຂອງ​ອາຍ​ແກ​ັ​ສ​.

5. ການດູດຊືມແລະການລະບາຍອາກາດ: ທາດອາຍພິດທີ່ດູດຊຶມອອກຈາກພື້ນຜິວແລ້ວອອກຈາກຫ້ອງ. ການຄວບຄຸມທີ່ຊັດເຈນຂອງອຸນຫະພູມ, ຄວາມກົດດັນ, ອັດຕາການໄຫຼຂອງອາຍແກັສແລະຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງຄາຣະວາແມ່ນສໍາຄັນຕໍ່ການບັນລຸຄຸນສົມບັດຂອງຮູບເງົາທີ່ຕ້ອງການ, ລວມທັງຄວາມຫນາ, ຄວາມບໍລິສຸດ, crystallinity ແລະການຍຶດຕິດ.

Ⅲ. ການນໍາໃຊ້ການເຄືອບ CVD SiC ໃນຂະບວນການ Semiconductor

ການເຄືອບ CVD SiC ແມ່ນສິ່ງທີ່ຂາດບໍ່ໄດ້ໃນການຜະລິດ semiconductor ເພາະວ່າການປະສົມປະສານທີ່ເປັນເອກະລັກຂອງພວກມັນກົງກັບເງື່ອນໄຂທີ່ຮຸນແຮງແລະຄວາມຕ້ອງການຄວາມບໍລິສຸດທີ່ເຂັ້ມງວດຂອງສະພາບແວດລ້ອມການຜະລິດ. ພວກມັນເສີມຂະຫຍາຍຄວາມຕ້ານທານຕໍ່ການກັດກ່ອນຂອງ plasma, ການໂຈມຕີທາງເຄມີ, ແລະການຜະລິດອະນຸພາກ, ເຊິ່ງທັງຫມົດນີ້ແມ່ນສໍາຄັນຕໍ່ການເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງ wafer ແລະອຸປະກອນ.

ຕໍ່ໄປນີ້ແມ່ນບາງສ່ວນທີ່ເຄືອບ CVD SiC ທົ່ວໄປແລະສະຖານະການຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຂອງພວກເຂົາ:

1. Plasma Etching Chamber ແລະ Focus Ring

ຜະລິດຕະພັນ: ແຜ່ນເຄືອບ CVD SiC, ຫົວອາບນ້ຳ, ຕົວຍຶດ, ແລະແຫວນໂຟກັສ.

ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ: ໃນ plasma etching, plasma ທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວສູງຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອຄັດເລືອກເອົາວັດສະດຸອອກຈາກ wafers. ວັດສະດຸທີ່ບໍ່ມີການເຄືອບ ຫຼື ທົນທານຫນ້ອຍລົງຢ່າງໄວວາ, ສົ່ງຜົນໃຫ້ມີການປົນເປື້ອນຂອງອະນຸພາກ ແລະເວລາຢຸດເຮັດວຽກເລື້ອຍໆ. ການເຄືອບ CVD SiC ມີຄວາມຕ້ານທານທີ່ດີເລີດຕໍ່ສານເຄມີ plasma ຮຸກຮານ (ເຊັ່ນ: fluorine, chlorine, bromine plasmas), ຍືດອາຍຸຂອງອົງປະກອບຂອງຫ້ອງທີ່ສໍາຄັນ, ແລະຫຼຸດຜ່ອນການສ້າງອະນຸພາກ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ຜົນຜະລິດ wafer ເພີ່ມຂຶ້ນໂດຍກົງ.

2.PECVD ແລະ HDPCVD ຫ້ອງ

ຜະລິດຕະພັນ: ຫ້ອງຕິກິຣິຍາເຄືອບ CVD SiC ແລະ electrodes.

ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ: plasma ປັບປຸງ vapor deposition ສານເຄມີ (PECVD) ແລະຄວາມຫນາແຫນ້ນສູງ plasma CVD (HDPCVD) ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອຝາກຮູບເງົາບາງໆ (ຕົວຢ່າງ, ຊັ້ນ dielectric, ຊັ້ນ passivation). ຂະບວນການເຫຼົ່ານີ້ຍັງກ່ຽວຂ້ອງກັບສະພາບແວດລ້ອມ plasma ທີ່ຮຸນແຮງ. ການເຄືອບ CVD SiC ປົກປ້ອງຝາຫ້ອງແລະ electrodes ຈາກການເຊາະເຈື່ອນ, ຮັບປະກັນຄຸນນະພາບຂອງຮູບເງົາທີ່ສອດຄ່ອງແລະຫຼຸດຜ່ອນຂໍ້ບົກພ່ອງ.

3. ອຸປະກອນປູກຝັງໄອອອນ

ຜະລິດຕະພັນ: CVD SiC coated beamline components (eg, apertures, Faraday cups).

ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ: ການປູກຝັງ ion ແນະນໍາ dopant ions ເຂົ້າໄປໃນ substrates semiconductor. beams ion ພະລັງງານສູງສາມາດເຮັດໃຫ້ເກີດ sputtering ແລະການເຊາະເຈື່ອນຂອງອົງປະກອບ exposed. ຄວາມແຂງແລະຄວາມບໍລິສຸດສູງຂອງ CVD SiC ຫຼຸດຜ່ອນການຜະລິດອະນຸພາກຈາກອົງປະກອບ beamline, ປ້ອງກັນການປົນເປື້ອນຂອງ wafers ໃນໄລຍະຂັ້ນຕອນ doping ທີ່ສໍາຄັນນີ້.

4. ອົງປະກອບເຄື່ອງປະຕິກອນ Epitaxial

ຜະລິດຕະພັນ: CVD SiC coated susceptors ແລະຈໍາຫນ່າຍອາຍແກັສ.

ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ: ການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ Epitaxial (EPI) ກ່ຽວຂ້ອງກັບການຂະຫຍາຍຕົວຂອງຊັ້ນຜລຶກທີ່ມີຄໍາສັ່ງສູງຢູ່ເທິງຊັ້ນໃຕ້ດິນໃນອຸນຫະພູມສູງ. CVD SiC coated susceptors ສະຫນອງຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງຄວາມຮ້ອນທີ່ດີເລີດແລະ inertness ສານເຄມີຢູ່ໃນອຸນຫະພູມສູງ, ຮັບປະກັນຄວາມຮ້ອນເປັນເອກະພາບແລະປ້ອງກັນການປົນເປື້ອນຂອງ susceptor ຕົວຂອງມັນເອງ, ເຊິ່ງເປັນສິ່ງສໍາຄັນເພື່ອບັນລຸຊັ້ນ epitaxial ຄຸນນະພາບສູງ.

ໃນຂະນະທີ່ເລຂາຄະນິດຂອງຊິບຫົດຕົວລົງແລະຄວາມຕ້ອງການຂະບວນການເພີ່ມຂຶ້ນ, ຄວາມຕ້ອງການຂອງຜູ້ສະຫນອງການເຄືອບ CVD SiC ທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງແລະຜູ້ຜະລິດເຄືອບ CVD ຍັງສືບຕໍ່ເຕີບໂຕ.

IV. ສິ່ງທ້າທາຍຂອງຂະບວນການເຄືອບ CVD SiC ແມ່ນຫຍັງ?

ເຖິງວ່າຈະມີຂໍ້ໄດ້ປຽບທີ່ຍິ່ງໃຫຍ່ຂອງການເຄືອບ CVD SiC, ການຜະລິດແລະການນໍາໃຊ້ຂອງມັນຍັງປະເຊີນກັບສິ່ງທ້າທາຍໃນຂະບວນການຈໍານວນຫນຶ່ງ. ການແກ້ໄຂສິ່ງທ້າທາຍເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນກຸນແຈເພື່ອບັນລຸການປະຕິບັດທີ່ຫມັ້ນຄົງແລະປະຫຍັດຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ.

ສິ່ງທ້າທາຍ:

1. ການຍຶດຕິດກັບຊັ້ນໃຕ້ດິນ

SiC ສາມາດເປັນສິ່ງທ້າທາຍທີ່ຈະບັນລຸການຍຶດຫມັ້ນທີ່ເຂັ້ມແຂງແລະເປັນເອກະພາບກັບວັດສະດຸ substrate ຕ່າງໆ (ເຊັ່ນ: graphite, silicon, ceramic) ເນື່ອງຈາກຄວາມແຕກຕ່າງຂອງຄ່າສໍາປະສິດການຂະຫຍາຍຄວາມຮ້ອນແລະພະລັງງານດ້ານ. ການຍຶດເກາະທີ່ບໍ່ດີສາມາດນໍາໄປສູ່ການ delamination ໃນລະຫວ່າງການວົງຈອນຄວາມຮ້ອນຫຼືຄວາມກົດດັນກົນຈັກ.

ວິທີແກ້ໄຂ:

ການກະກຽມດ້ານ: ການທໍາຄວາມສະອາດຢ່າງພິຖີພິຖັນແລະການປິ່ນປົວພື້ນຜິວ (ຕົວຢ່າງ, etching, ການປິ່ນປົວ plasma) ຂອງ substrate ເພື່ອເອົາສິ່ງປົນເປື້ອນແລະສ້າງຫນ້າດິນທີ່ເຫມາະສົມສໍາລັບການຜູກມັດ.

Interlayer: ຝາກຊັ້ນ interlayer ຫຼື buffer ບາງໆ ແລະ ປັບແຕ່ງ (ຕົວຢ່າງ, pyrolytic carbon, TaC – ຄ້າຍຄືກັນກັບ CVD TaC coating ໃນຄໍາຮ້ອງສະຫມັກສະເພາະ) ເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນຄວາມບໍ່ສອດຄ່ອງຂອງການຂະຫຍາຍຕົວຄວາມຮ້ອນແລະສົ່ງເສີມການຍຶດຕິດ.

ປັບແຕ່ງຕົວກໍານົດການຝາກ: ລະມັດລະວັງຄວບຄຸມອຸນຫະພູມ, ຄວາມກົດດັນ, ແລະອັດຕາສ່ວນຂອງອາຍແກັສເພື່ອເພີ່ມປະສິດທິພາບ nucleation ແລະການຂະຫຍາຍຕົວຂອງຮູບເງົາ SiC ແລະສົ່ງເສີມການຜູກມັດ interfacial ທີ່ເຂັ້ມແຂງ.

2. ຮູບເງົາຄວາມກົດດັນແລະການແຕກ

ໃນລະຫວ່າງການຖິ້ມຂີ້ເຫຍື້ອຫຼືຄວາມເຢັນຕໍ່ມາ, ຄວາມກົດດັນທີ່ຕົກຄ້າງອາດຈະພັດທະນາພາຍໃນຮູບເງົາ SiC, ເຮັດໃຫ້ເກີດການແຕກຫຼື warping, ໂດຍສະເພາະໃນເລຂາຄະນິດຂະຫນາດໃຫຍ່ຫຼືສະລັບສັບຊ້ອນ.

ວິທີແກ້ໄຂ:

ການຄວບຄຸມອຸນຫະພູມ: ຄວບຄຸມອັດຕາຄວາມຮ້ອນ ແລະ ຄວາມເຢັນໄດ້ຊັດເຈນ ເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນການຊ໊ອກຄວາມຮ້ອນ ແລະ ຄວາມຄຽດ.

ການເຄືອບສີ: ໃຊ້ວິທີການເຄືອບຫຼາຍຊັ້ນ ຫຼື gradient ເພື່ອຄ່ອຍໆປ່ຽນອົງປະກອບ ຫຼືໂຄງສ້າງຂອງວັດສະດຸເພື່ອຮອງຮັບຄວາມກົດດັນ.

ການຫົດຕົວຫຼັງການຕົກຄ້າງ: ເອົາຊິ້ນສ່ວນທີ່ເຄືອບເພື່ອກໍາຈັດຄວາມກົດດັນທີ່ຕົກຄ້າງແລະປັບປຸງຄວາມສົມບູນຂອງຮູບເງົາ.

3. ຄວາມສອດຄ່ອງ ແລະ ເປັນເອກະພາບກ່ຽວກັບເລຂາຄະນິດທີ່ຊັບຊ້ອນ

ການຝາກສານເຄືອບທີ່ໜາ ແລະ ສອດຄ່ອງກັນໃນສ່ວນທີ່ມີຮູບຮ່າງທີ່ຊັບຊ້ອນ, ອັດຕາສ່ວນສູງ, ຫຼືຊ່ອງທາງພາຍໃນສາມາດເປັນເລື່ອງຍາກເນື່ອງຈາກຂໍ້ຈຳກັດຂອງການແຜ່ກະຈາຍຂອງຄາຣະວາ ແລະ kinetics ຕິກິຣິຍາ.

ວິທີແກ້ໄຂ:

ການເພີ່ມປະສິດທິພາບການອອກແບບເຄື່ອງປະຕິກອນ: ອອກແບບເຄື່ອງປະຕິກອນ CVD ທີ່ມີນະໂຍບາຍດ້ານການໄຫຼຂອງອາຍແກັສທີ່ເໝາະສົມ ແລະ ຄວາມສອດຄ່ອງຂອງອຸນຫະພູມເພື່ອຮັບປະກັນການກະຈາຍຕົວຂອງຄາຣະວາທີ່ເປັນເອກະພາບ.

ການປັບຕົວພາລາມິເຕີຂະບວນການ: ປັບຄວາມດັນຂອງການປ່ອຍຕົວລະອຽດ, ອັດຕາການໄຫຼ, ແລະຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງຄາຣະວາເພື່ອເສີມຂະຫຍາຍການແຜ່ກະຈາຍຂອງອາຍແກັສເຂົ້າໄປໃນລັກສະນະສະລັບສັບຊ້ອນ.

ການຝາກຫຼາຍຂັ້ນຕອນ: ໃຊ້ຂັ້ນຕອນການຊຶມເຊື້ອຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ ຫຼືເຄື່ອງໝູນວຽນ ເພື່ອຮັບປະກັນວ່າພື້ນຜິວທັງໝົດຖືກເຄືອບຢ່າງພຽງພໍ.

V. FAQ

Q1: ຄວາມແຕກຕ່າງຫຼັກລະຫວ່າງ CVD SiC ແລະ PVD SiC ໃນຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ semiconductor ແມ່ນຫຍັງ?

A: ການເຄືອບ CVD ແມ່ນໂຄງສ້າງໄປເຊຍກັນຖັນທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດ> 99.99%, ເຫມາະສົມສໍາລັບສະພາບແວດລ້ອມ plasma; ການເຄືອບ PVD ສ່ວນຫຼາຍແມ່ນ amorphous/nanocrystalline ທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດ <99.9%, ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນໃຊ້ສໍາລັບການເຄືອບຕົກແຕ່ງ.

Q2: ອຸນຫະພູມສູງສຸດທີ່ສານເຄືອບສາມາດທົນໄດ້ແມ່ນຫຍັງ?

A: ຄວາມທົນທານໃນໄລຍະສັ້ນຂອງ 1650 ° C (ເຊັ່ນ: ຂະບວນການ annealing), ຈໍາກັດການນໍາໃຊ້ໃນໄລຍະຍາວຂອງ 1450 ° C, ເກີນອຸນຫະພູມນີ້ຈະເຮັດໃຫ້ເກີດການປ່ຽນແປງໄລຍະຈາກ β-SiC ກັບ α-SiC.

Q3: ລະດັບຄວາມຫນາຂອງເຄືອບປົກກະຕິ?

A: ອົງປະກອບຂອງ Semiconductor ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນ 80-150μm, ແລະການເຄືອບຂອງເຄື່ອງຈັກໃນເຮືອບິນ EBC ສາມາດບັນລຸ 300-500μm.

Q4: ປັດໃຈສໍາຄັນທີ່ມີຜົນກະທົບຕໍ່ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍແມ່ນຫຍັງ?

A: ຄວາມບໍລິສຸດຂອງ Precursor (40%), ການບໍລິໂພກພະລັງງານຂອງອຸປະກອນ (30%), ການສູນເສຍຜົນຜະລິດ (20%). ລາຄາຕໍ່ຫນ່ວຍຂອງເຄື່ອງເຄືອບຊັ້ນສູງສາມາດບັນລຸ 5,000 ໂດລາ/ກິໂລ.

Q5: ຜູ້ສະຫນອງທົ່ວໂລກທີ່ສໍາຄັນແມ່ນຫຍັງ?

A: ເອີຣົບແລະສະຫະລັດ: CoorsTek, Mersen, Ionbond; ອາຊີ: Semixlab, Veteksemicon, Kallex (ໄຕ້ຫວັນ), Scientech (ໄຕ້ຫວັນ)