ЗСӨSiC бүрэхХагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэлийн үйл явцын хязгаарыг гайхалтай хурдацтай өөрчилж байна. Энэхүү энгийн мэт санагдах бүрэх технологи нь чип үйлдвэрлэхэд бөөмийн бохирдол, өндөр температурын зэврэлт, плазмын элэгдэл зэрэг гурван үндсэн сорилтыг шийдвэрлэх гол шийдэл болсон. Дэлхийн шилдэг хагас дамжуулагч тоног төхөөрөмж үйлдвэрлэгчид үүнийг дараагийн үеийн тоног төхөөрөмжийн стандарт технологи болгон жагсаасан. Тэгвэл энэ бүрээсийг чип үйлдвэрлэлийн "үл үзэгдэх хуяг" болгодог зүйл юу вэ? Энэ нийтлэл нь түүний техникийн зарчим, үндсэн хэрэглээ, хамгийн сүүлийн үеийн нээлтийг гүнзгий шинжлэх болно.
Ⅰ. CVD SiC бүрхүүлийн тодорхойлолт
CVD SiC бүрэх нь химийн уурын хуримтлал (CVD) процессоор субстрат дээр хуримтлагдсан цахиурын карбидын (SiC) хамгаалалтын давхаргыг хэлнэ. Цахиур карбид нь цахиур, нүүрстөрөгчийн нэгдэл бөгөөд маш сайн хатуулаг, өндөр дулаан дамжуулалт, химийн идэвхгүй байдал, өндөр температурт тэсвэртэй гэдгээрээ алдартай. CVD технологи нь өндөр цэвэршилттэй, нягт, жигд зузаантай SiC давхаргыг үүсгэж, нарийн төвөгтэй геометрт маш сайн нийцдэг. Энэ нь CVD SiC бүрээсийг уламжлалт задгай материал эсвэл бусад бүрэх аргуудаар хангах боломжгүй шаардлага хангасан хэрэглээнд маш тохиромжтой болгодог.
Ⅱ. CVD үйл явцын зарчим
Химийн уурын хуримтлал (CVD) нь өндөр чанартай, өндөр гүйцэтгэлтэй хатуу материал үйлдвэрлэхэд ашигладаг олон талын үйлдвэрлэлийн арга юм. CVD-ийн үндсэн зарчим нь халсан субстратын гадаргуу дээрх хийн прекурсоруудын урвалд орж, хатуу бүрхүүл үүсгэдэг.
SiC CVD үйл явцын хялбаршуулсан задаргаа энд байна:
CVD үйл явцын зарчмын диаграм
1. Урьдчилсан танилцуулга: Хийн прекурсорууд, ихэвчлэн цахиур агуулсан хий (жишээ нь, метилрихлоросилан – МТС, эсвэл силан – SiH₄) болон нүүрстөрөгч агуулсан хий (жишээ нь, пропан – C₃H₈) нь урвалын камерт ордог.
2. Хийн хүргэлт: Эдгээр урьдал хий нь халсан субстрат дээгүүр урсдаг.
3. Шингээх: Өмнөх молекулууд нь халуун субстратын гадаргууд шингэдэг.
4. Гадаргуугийн урвал: Өндөр температурт шингэсэн молекулууд химийн урвалд ордог бөгөөд үүний үр дүнд прекурсор задарч, хатуу SiC хальс үүсдэг. Дайвар бүтээгдэхүүн нь хий хэлбэрээр ялгардаг.
5. Десорбци ба утаа: Хийн дайвар бүтээгдэхүүн нь гадаргуугаас шингэж, дараа нь танхимаас гадагшилдаг. Температур, даралт, хийн урсгалын хурд, прекурсорын концентрацийг нарийн хянах нь зузаан, цэвэршилт, талст чанар, наалдац зэрэг хүссэн хальсны шинж чанарыг олж авахад чухал ач холбогдолтой.
Ⅲ. Хагас дамжуулагч процесст CVD SiC бүрээсийн хэрэглээ
CVD SiC бүрээс нь хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэлд зайлшгүй шаардлагатай байдаг, учир нь тэдгээрийн өвөрмөц шинж чанарууд нь үйлдвэрлэлийн орчны эрс тэс нөхцөл, цэвэр байдлын хатуу шаардлагыг шууд хангадаг. Эдгээр нь плазмын зэврэлт, химийн довтолгоо, тоосонцор үүсгэх эсэргүүцлийг нэмэгдүүлдэг бөгөөд энэ бүхэн нь вафельний гарц, тоног төхөөрөмжийн ашиглалтын хугацааг нэмэгдүүлэхэд чухал үүрэгтэй.
Дараах нь зарим нийтлэг CVD SiC бүрсэн хэсгүүд ба тэдгээрийн хэрэглээний хувилбарууд юм.
1. Плазмын сийлбэрийн танхим ба фокус цагираг
Бүтээгдэхүүн: CVD SiC бүрсэн доторлогоо, шүршүүрийн толгой, мэдрэгч, фокусын цагираг.
Өргөдөл: Плазмын эш татан сийлбэр хийхдээ маш идэвхтэй сийвэнг өрөмөөс материалыг сонгон зайлуулахад ашигладаг. Бүрээсгүй буюу бат бөх чанар муутай материалууд хурдан мууддаг тул тоосонцор бохирдож, байнга зогсдог. CVD SiC бүрээс нь түрэмгий плазмын химийн бодисуудад (жишээлбэл, фтор, хлор, бромын плазмууд) маш сайн тэсвэртэй, камерын гол бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн ашиглалтын хугацааг уртасгаж, тоосонцор үүсэхийг багасгадаг бөгөөд энэ нь вафельний гарцыг шууд нэмэгдүүлдэг.
2.PECVD болон HDPCVD камерууд
Бүтээгдэхүүн: CVD SiC бүрсэн урвалын камер ба электродууд.
Хэрэглээ: Плазмын сайжруулсан химийн уурын хуримтлал (PECVD) болон өндөр нягтралтай сийвэнгийн CVD (HDPCVD) нь нимгэн хальс (жишээ нь, диэлектрик давхарга, идэвхгүй давхарга) хуримтлуулахад ашиглагддаг. Эдгээр үйл явц нь хатуу ширүүн плазмын орчинг хамардаг. CVD SiC бүрээс нь тасалгааны хана, электродыг элэгдлээс хамгаалж, хальсны чанарыг тогтвортой байлгаж, согогийг багасгадаг.
3. Ион суулгах төхөөрөмж
Бүтээгдэхүүн: CVD SiC бүрсэн цацрагийн бүрдэл хэсгүүд (жишээлбэл, нүх, Фарадей аяга).
Хэрэглээ: Ион суулгац нь нэмэлт ионыг хагас дамжуулагч субстрат руу нэвтрүүлдэг. Өндөр энергитэй ионы цацраг нь ил гарсан эд ангиудыг цацаж, элэгдэлд хүргэдэг. CVD SiC-ийн хатуулаг, өндөр цэвэршилт нь цацрагийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдээс бөөмс үүсэхийг багасгаж, энэ чухал допингийн үе шатанд вафель бохирдохоос сэргийлдэг.
4. Эпитаксиаль реакторын бүрэлдэхүүн хэсгүүд
Бүтээгдэхүүн: CVD SiC бүрсэн мэдрэгч ба хийн түгээгч.
Хэрэглээ: Эпитаксиаль өсөлт (EPI) нь өндөр температурт субстрат дээр өндөр эмх цэгцтэй талст давхарга ургах явдал юм. CVD SiC бүрсэн мэдрэгчүүд нь өндөр температурт маш сайн дулааны тогтвортой байдал, химийн идэвхгүй байдлыг хангаж, жигд халаалтыг хангаж, мэдрэгчийг бохирдуулахаас сэргийлдэг бөгөөд энэ нь өндөр чанартай эпитаксиаль давхаргад хүрэхэд чухал ач холбогдолтой юм.
Чипийн геометрийн хэмжээ багасаж, процессын эрэлт хэрэгцээ эрчимжиж байгаа тул өндөр чанарын CVD SiC бүрэх нийлүүлэгчид болон CVD бүрэх үйлдвэрлэгчдийн эрэлт нэмэгдсээр байна.
IV. CVD SiC бүрэх үйл явцад ямар бэрхшээл тулгардаг вэ?
CVD SiC бүрэх нь асар их давуу талтай хэдий ч түүний үйлдвэрлэл, хэрэглээ нь зарим процессын бэрхшээлтэй тулгарсаар байна. Эдгээр бэрхшээлийг шийдвэрлэх нь тогтвортой гүйцэтгэл, зардлын үр ашигтай байдалд хүрэх түлхүүр юм.
Бэрхшээл:
1. Субстратад наалддаг
SiC нь дулааны тэлэлтийн коэффициент ба гадаргуугийн энергийн ялгаатай байдлаас шалтгаалан янз бүрийн субстратын материалд (жишээлбэл, бал чулуу, цахиур, керамик) бат бөх, жигд наалддаг. Муу наалдац нь дулааны эргэлт эсвэл механик стрессийн үед давхаргыг задлахад хүргэдэг.
Шийдэл:
Гадаргуугийн бэлтгэл: Бохирдуулагчийг зайлуулж, наалдсан хамгийн оновчтой гадаргууг бий болгохын тулд субстратын нарийн цэвэрлэгээ, гадаргуугийн боловсруулалт (жишээ нь, сийлбэр, плазмын боловсруулалт).
Давхарга: Дулаан тэлэлтийн зөрүүг багасгаж, наалдацыг дэмжихийн тулд нимгэн, тохируулсан завсрын давхарга эсвэл буфер давхаргыг (жишээлбэл, пиролитик нүүрстөрөгч, TaC - тодорхой хэрэглээнд CVD TaC бүрэхтэй төстэй) байрлуулна.
Хадгаламжийн параметрүүдийг оновчтой болгох: SiC хальсны бөөмжилт, өсөлтийг оновчтой болгохын тулд тунадасжилтын температур, даралт, хийн харьцааг сайтар хянаж, гадаргуугийн хүчтэй холбоог дэмжинэ.
2. Киноны стресс ба хагарал
Тунадасжилт эсвэл дараа нь хөргөх явцад SiC хальс дотор үлдэгдэл стресс үүсч, ялангуяа том эсвэл нарийн төвөгтэй геометр дээр хагарал, эвдрэл үүсч болно.
Шийдэл:
Температурын хяналт: Дулааны цохилт, стрессийг багасгахын тулд халаалт, хөргөлтийн хурдыг нарийн хяна.
Градиент бүрэх: Стрессийг зохицуулахын тулд материалын бүтэц, бүтцийг аажмаар өөрчлөхийн тулд олон давхаргат эсвэл градиент бүрэх аргыг ашиглана.
Тунадасжилтын дараах: Үлдэгдэл стрессийг арилгах, хальсны бүрэн бүтэн байдлыг сайжруулахын тулд бүрсэн хэсгүүдийг наалдамхай болгоно.
3. Цогцолбор геометр дээрх тохирол ба нэгдмэл байдал
Нарийн төвөгтэй хэлбэр, өндөр харьцаатай эсвэл дотоод суваг бүхий хэсгүүдэд жигд зузаан, нийцтэй бүрээсийг түрхэх нь урьдал бодисын тархалт ба урвалын кинетикийн хязгаарлалтаас шалтгаалан хэцүү байж болно.
Шийдэл:
Реакторын дизайны оновчлол: Прекурсоруудын жигд тархалтыг хангахын тулд хийн урсгалын оновчтой динамик, температурын жигд байдал бүхий CVD реакторуудыг зохион бүтээх.
Процессын параметрийн тохируулга: Цогцолбор шинж чанарт хийн фазын тархалтыг сайжруулахын тулд тунадасны даралт, урсгалын хурд болон прекурсорын концентрацийг нарийн тохируулна.
Олон үе шаттай тунадасжилт: Бүх гадаргууг зохих ёсоор бүрсэн эсэхийг баталгаажуулахын тулд тасралтгүй тунадасжуулах алхам эсвэл эргэдэг бэхэлгээг ашиглана уу.
V. Түгээмэл асуултууд
Асуулт 1: Хагас дамжуулагчийн хэрэглээний CVD SiC ба PVD SiC хоёрын гол ялгаа нь юу вэ?
Х: CVD бүрээс нь плазмын орчинд тохиромжтой, >99.99% цэвэршилттэй бортгон талст бүтэц юм; PVD бүрээс нь ихэвчлэн аморф/нанокристалл бөгөөд <99.9% цэвэршилттэй бөгөөд гоёл чимэглэлийн бүрээсэнд голчлон ашигладаг.
Асуулт 2: Бүрхүүл нь ямар температурыг тэсвэрлэх чадвартай вэ?
Х: Богино хугацааны хүлцэл 1650°C (засварлах процесс гэх мэт), урт хугацааны ашиглалтын хязгаар 1450°C, энэ температураас хэтрэх нь β-SiC-аас α-SiC руу фазын шилжилтийг үүсгэнэ.
Асуулт 3: Бүрээсний зузааны ердийн хүрээ?
Х: Хагас дамжуулагчийн бүрэлдэхүүн хэсэг нь ихэвчлэн 80-150μm, онгоцны хөдөлгүүрийн EBC бүрхүүл нь 300-500μm хүрч чаддаг.
А4: Өртөгт нөлөөлдөг гол хүчин зүйлүүд юу вэ?
Х: Урьдчилсан цэвэршилт (40%), төхөөрөмжийн эрчим хүчний зарцуулалт (30%), ургацын алдагдал (20%). Дээд зэрэглэлийн өнгөлгөөний нэгж үнэ 5000 доллар/кг хүрч болно.
Асуулт 5: Дэлхийн томоохон ханган нийлүүлэгчид юу вэ?
Х: Европ ба АНУ: CoorsTek, Mersen, Ionbond; Ази: Semixlab, Veteksemicon, Kallex (Тайвань), Scientech (Тайвань)
Шуудангийн цаг: 2025-06-09