Зүрх судасны өвчинSiC бүрхүүлхагас дамжуулагч үйлдвэрлэлийн үйл явцын хязгаарыг гайхалтай хурдаар өөрчилж байна. Энэхүү энгийн мэт харагдах бүрхүүлийн технологи нь чип үйлдвэрлэлд бөөмсийн бохирдол, өндөр температурын зэврэлт, плазмын элэгдэл гэсэн гурван үндсэн бэрхшээлийг шийдвэрлэх гол шийдэл болсон. Дэлхийн шилдэг хагас дамжуулагч тоног төхөөрөмж үйлдвэрлэгчид үүнийг дараагийн үеийн тоног төхөөрөмжийн стандарт технологи болгон жагсаасан. Тэгэхээр энэхүү бүрхүүлийг чип үйлдвэрлэлийн "үл үзэгдэх хуяг" болгодог зүйл юу вэ? Энэ нийтлэлд түүний техникийн зарчим, үндсэн хэрэглээ, дэвшилтэт нээлтүүдийг гүнзгий шинжлэх болно.
I. CVD SiC бүрхүүлийн тодорхойлолт
CVD SiC бүрхүүл гэдэг нь химийн ууршуулах (CVD) процессоор суурь дээр хуримтлагдсан цахиурын карбидын (SiC) хамгаалалтын давхаргыг хэлнэ. Цахиурын карбид нь маш сайн хатуулаг, өндөр дулаан дамжуулалт, химийн идэвхгүй байдал, өндөр температурт тэсвэртэй байдгаараа алдартай цахиур ба нүүрстөрөгчийн нэгдэл юм. CVD технологи нь өндөр цэвэршилттэй, нягт, жигд зузаантай SiC давхарга үүсгэж, нарийн төвөгтэй геометрийн хэлбэрт маш сайн нийцэж чаддаг. Энэ нь CVD SiC бүрхүүлийг уламжлалт задгай материал эсвэл бусад бүрэх аргаар хангах боломжгүй хүнд нөхцөлд ашиглахад маш тохиромжтой болгодог.
II. Зүрх судасны үйл явцын зарчим
Химийн ууршуулах (ХУТ) нь өндөр чанартай, өндөр хүчин чадалтай хатуу материал үйлдвэрлэхэд ашигладаг олон талын үйлдвэрлэлийн арга юм. ХУТ-ийн гол зарчим нь халсан суурь материалын гадаргуу дээр хийн урьдал бодисууд урвалд орж, хатуу бүрхүүл үүсгэх явдал юм.
SiC CVD процессын хялбаршуулсан задаргааг энд оруулав.
Зүрх судасны үйл явцын зарчмын диаграмм
1. Урьдчилсан танилцуулгаХийн урьдал бодисууд, ихэвчлэн цахиур агуулсан хий (жишээ нь, метилтрихлорсилан – MTS, эсвэл силан – SiH₄) болон нүүрстөрөгч агуулсан хий (жишээ нь, пропан – C₃H₈)-ийг урвалын камерт оруулдаг.
2. Хийн хүргэлтЭдгээр урьдал хийнүүд халсан суурь дээгүүр урсдаг.
3. Адсорбци: Урьдчилсан молекулууд халуун субстратын гадаргуу дээр шингэдэг.
4. Гадаргуугийн урвалӨндөр температурт адсорбцлогдсон молекулууд химийн урвалд орж, улмаар урьдал бодис задран, хатуу SiC хальс үүсдэг. Дайвар бүтээгдэхүүнүүд нь хий хэлбэрээр ялгардаг.
5. Десорбци ба янданХийн дайвар бүтээгдэхүүн нь гадаргуугаас шингэж, дараа нь камернаас гадагшилдаг. Температур, даралт, хийн урсгалын хурд болон урьдал бодисын концентрацийг нарийн хянах нь зузаан, цэвэршилт, талстжилт болон наалдац зэрэг хүссэн хальсны шинж чанарыг бий болгоход чухал үүрэгтэй.
3. Хагас дамжуулагч процесст CVD SiC бүрхүүлийн хэрэглээ
CVD SiC бүрхүүл нь хагас дамжуулагч үйлдвэрлэлд зайлшгүй шаардлагатай байдаг, учир нь тэдгээрийн өвөрмөц шинж чанаруудын хослол нь үйлдвэрлэлийн орчны эрс тэс нөхцөл байдал, хатуу цэвэр байдлын шаардлагыг шууд хангадаг. Эдгээр нь плазмын зэврэлт, химийн халдлага, бөөм үүсэх эсэргүүцлийг нэмэгдүүлдэг бөгөөд энэ бүхэн нь хавтангийн гарц болон тоног төхөөрөмжийн ашиглалтын хугацааг дээд зэргээр нэмэгдүүлэхэд чухал үүрэгтэй.
Дараах нь CVD SiC бүрсэн зарим түгээмэл эд ангиуд болон тэдгээрийн хэрэглээний хувилбарууд юм.
1. Плазмын сийлбэрийн камер ба фокусын цагираг
БүтээгдэхүүнүүдCVD SiC бүрсэн доторлогоо, шүршүүрийн толгой, суспенз болон фокусын цагираг.
АппликейшнПлазмын сийлбэрт өндөр идэвхтэй плазмыг вафлинаас материалыг сонгон зайлуулахад ашигладаг. Бүрээгүй эсвэл бат бөх чанар багатай материалууд хурдан задарч, бөөмсийн бохирдол, байнга ажиллахгүй байдалд хүргэдэг. CVD SiC бүрхүүл нь түрэмгий плазмын химийн бодисууд (жишээ нь, фтор, хлор, бромын плазм)-д маш сайн тэсвэртэй, гол камерын бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн ашиглалтын хугацааг уртасгаж, бөөмсийн үүсэлтийг бууруулдаг бөгөөд энэ нь вафлины гарцыг шууд нэмэгдүүлдэг.
2.PECVD болон HDPCVD камерууд
БүтээгдэхүүнүүдCVD SiC бүрсэн урвалын камер ба электродууд.
АппликейшнүүдПлазмын сайжруулсан химийн ууршуулах тунадасжуулалт (PECVD) болон өндөр нягтралтай плазмын CVD (HDPCVD)-ийг нимгэн хальс (жишээ нь, диэлектрик давхарга, идэвхгүйжүүлэлтийн давхарга) тунадасжуулахад ашигладаг. Эдгээр процессууд нь мөн хатуу ширүүн плазмын орчинг хамардаг. CVD SiC бүрхүүл нь камерын хана болон электродуудыг элэгдэлээс хамгаалж, хальсны чанарыг тогтвортой байлгаж, согогийг багасгадаг.
3. Ионы суулгацын тоног төхөөрөмж
БүтээгдэхүүнүүдCVD SiC бүрсэн дам нурууны шугамын бүрэлдэхүүн хэсгүүд (жишээ нь, нүх, Фарадей аяга).
АппликейшнүүдИоны суулгац нь хагас дамжуулагч суурьт хольц ионуудыг оруулдаг. Өндөр энергитэй ионы цацраг нь ил гарсан бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн цацралт болон элэгдэлд хүргэж болзошгүй. CVD SiC-ийн хатуулаг болон өндөр цэвэршилт нь цацрагийн шугамын бүрэлдэхүүн хэсгүүдээс үүсэх бөөмсийн үүсэлтийг бууруулж, энэхүү чухал хольцын үе шатанд вафлины бохирдлоос сэргийлдэг.
4. Эпитаксиал реакторын бүрэлдэхүүн хэсгүүд
БүтээгдэхүүнүүдCVD SiC бүрсэн сусепторууд болон хийн түгээгчид.
АппликейшнүүдЭпитаксиал өсөлт (EPI) нь өндөр температурт суурь дээр өндөр дараалсан талст давхаргыг ургуулахыг хэлнэ. CVD SiC бүрсэн сусцепторууд нь өндөр температурт маш сайн дулааны тогтвортой байдал болон химийн идэвхгүй байдлыг хангаж, жигд халаалтыг хангаж, сусцепторын бохирдлоос урьдчилан сэргийлдэг бөгөөд энэ нь өндөр чанартай эпитаксиал давхаргыг бий болгоход чухал үүрэгтэй.
Чипийн геометр багасаж, процессын эрэлт хэрэгцээ нэмэгдэхийн хэрээр өндөр чанартай CVD SiC бүрхүүл нийлүүлэгчид болон CVD бүрхүүл үйлдвэрлэгчдийн эрэлт хэрэгцээ өссөөр байна.
IV. CVD SiC бүрэх процессын бэрхшээлүүд юу вэ?
CVD SiC бүрхүүлийн давуу талуудаас үл хамааран түүнийг үйлдвэрлэх, хэрэглэхэд зарим үйл явцын бэрхшээлүүд тулгарсаар байна. Эдгээр бэрхшээлийг шийдвэрлэх нь тогтвортой гүйцэтгэл, зардлын үр ашгийг хангах гол түлхүүр юм.
Сорилтууд:
1. Субстратад наалдах
Дулааны тэлэлтийн коэффициент болон гадаргуугийн энергийн зөрүүгээс шалтгаалан SiC нь янз бүрийн суурь материал (жишээ нь, бал чулуу, цахиур, керамик)-д бат бөх, жигд наалдахад бэрхшээлтэй байж болно. Муу наалдалт нь дулааны мөчлөг эсвэл механик стрессийн үед хальслахад хүргэдэг.
Шийдлүүд:
Гадаргуугийн бэлтгэлБохирдлыг арилгах, наалдуулах оновчтой гадаргууг бий болгохын тулд суурь гадаргууг нямбай цэвэрлэж, гадаргуугийн боловсруулалт (жишээ нь, сийлбэр, плазмын боловсруулалт).
Давхар давхаргаДулааны тэлэлтийн зөрүүг багасгаж, наалдацыг нэмэгдүүлэхийн тулд нимгэн, захиалгаар хийсэн завсрын эсвэл буфер давхаргыг (жишээ нь, пиролитик нүүрстөрөгч, TaC - тодорхой хэрэглээнд CVD TaC бүрхүүлтэй төстэй) түрхэнэ.
Тунадалтын параметрүүдийг оновчтой болгохSiC хальсны цөм үүсэх болон өсөлтийг оновчтой болгож, хүчтэй гадаргуугийн холбоог дэмжихийн тулд тунадасны температур, даралт болон хийн харьцааг сайтар хянана.
2. Киноны стресс ба хагарал
Тунадас эсвэл дараагийн хөргөлтийн үед SiC хальсан дотор үлдэгдэл стресс үүсч, ялангуяа том эсвэл нарийн төвөгтэй геометрийн хувьд хагарал эсвэл гажуудал үүсгэж болзошгүй.
Шийдлүүд:
Температурын хяналтДулааны цочрол болон стрессийг багасгахын тулд халаалт болон хөргөлтийн хурдыг нарийн хянана.
Градиент бүрхүүлСтрессийг дасан зохицохын тулд материалын найрлага эсвэл бүтцийг аажмаар өөрчлөхийн тулд олон давхаргат эсвэл градиент бүрэх аргыг ашиглана.
Тунадалтын дараах цэвэрлэгээҮлдэгдэл стрессийг арилгах, хальсны бүрэн бүтэн байдлыг сайжруулахын тулд бүрсэн хэсгүүдийг цэвэрлэнэ.
3. Цогц геометрийн конформ ба жигд байдал
Урьдчилан тархах болон урвалын кинетикийн хязгаарлалтаас шалтгаалан нарийн төвөгтэй хэлбэр, өндөр харьцаатай эсвэл дотоод сувагтай эд ангиуд дээр жигд зузаан, конформ бүрхүүл түрхэх нь хүндрэлтэй байж болно.
Шийдлүүд:
Реакторын дизайны оновчлолУрьдчилан бэлтгэсэн бодисын жигд тархалтыг хангахын тулд хийн урсгалын динамик болон температурын жигд байдлыг оновчтой болгосон CVD реакторуудыг зохион бүтээх.
Процессийн параметрийн тохируулгаЦогцолбор шинж чанарууд руу хийн фазын тархалтыг сайжруулахын тулд тунадасны даралт, урсгалын хурд болон урьдал бодисын концентрацийг нарийн тохируулна.
Олон үе шаттай тунадасжуулалтБүх гадаргууг хангалттай бүрсэн эсэхийг шалгахын тулд тасралтгүй тунадасжуулах шат эсвэл эргэлдэгч бэхэлгээг ашиглана уу.
V. Түгээмэл асуултууд
А1: Хагас дамжуулагчийн хэрэглээнд CVD SiC болон PVD SiC-ийн гол ялгаа нь юу вэ?
А: CVD бүрхүүл нь >99.99% цэвэршилттэй, плазмын орчинд тохиромжтой багана хэлбэртэй болор бүтэц юм; PVD бүрхүүл нь ихэвчлэн <99.9% цэвэршилттэй аморф/нанокристалл бөгөөд голчлон гоёл чимэглэлийн бүрхүүлд ашиглагддаг.
А2: Бүрхүүл нь тэсвэрлэх хамгийн дээд температур хэд вэ?
А: Богино хугацааны тэсвэрлэлт 1650°C (жишээ нь, хайлуулах процесс), урт хугацааны хэрэглээний хязгаар 1450°C, энэ температураас хэтэрвэл β-SiC-ээс α-SiC руу фазын шилжилт үүсгэнэ.
А3: Ердийн бүрхүүлийн зузааны хүрээ?
А: Хагас дамжуулагч эд ангиуд нь ихэвчлэн 80-150μм зузаантай байдаг бөгөөд нисэх онгоцны хөдөлгүүрийн EBC бүрхүүл нь 300-500μм хүрч чаддаг.
А4: Өртөгт нөлөөлдөг гол хүчин зүйлүүд юу вэ?
А: Урьдчилсан цэвэршилт (40%), тоног төхөөрөмжийн эрчим хүчний хэрэглээ (30%), ургацын алдагдал (20%). Өндөр чанартай бүрхүүлийн нэгжийн үнэ 5000 ам.доллар/кг хүрч болно.
А5: Дэлхийн томоохон нийлүүлэгчид юу вэ?
А: Европ болон АНУ: CoorsTek, Mersen, Ionbond; Ази: Semixlab, Veteksemicon, Kallex (Тайвань), Scientech (Тайвань)
Нийтэлсэн цаг: 2025-06-09