Carboneto de silícioé um composto duro que contém silício e carbono, encontrado na natureza como o mineral extremamente raro moissanita. Partículas de carboneto de silício podem ser unidas por sinterização para formar cerâmicas muito duras, amplamente utilizadas em aplicações que exigem alta durabilidade, especialmente na fabricação de semicondutores.
Estrutura física do SiC
O que é revestimento de SiC?
O revestimento de SiC é um revestimento denso e resistente ao desgaste de carboneto de silício, com alta resistência à corrosão e ao calor, além de excelente condutividade térmica. Este revestimento de SiC de alta pureza é utilizado principalmente nas indústrias de semicondutores e eletrônicos para proteger portadores de wafers, bases e elementos de aquecimento contra ambientes corrosivos e reativos. O revestimento de SiC também é adequado para fornos a vácuo e aquecimento de amostras em ambientes de alto vácuo, reativos e com oxigênio.
Superfície de revestimento de SiC de alta pureza
O que é o processo de revestimento de SiC?
Uma fina camada de carboneto de silício é depositada na superfície do substrato usandoCVD (Deposição Química de Vapor). A deposição geralmente é realizada em temperaturas de 1200-1300°C e o comportamento de expansão térmica do material do substrato deve ser compatível com o revestimento de SiC para minimizar o estresse térmico.
Estrutura de cristal de filme de revestimento CVD SIC
As propriedades físicas do revestimento de SiC são refletidas principalmente em sua alta resistência à temperatura, dureza, resistência à corrosão e condutividade térmica.
Os parâmetros físicos típicos são geralmente os seguintes:
Dureza: O revestimento de SiC normalmente tem uma dureza Vickers na faixa de 2000-2500 HV, o que lhes confere uma resistência extremamente alta ao desgaste e ao impacto em aplicações industriais.
Densidade: Os revestimentos de SiC normalmente têm uma densidade de 3,1-3,2 g/cm³. A alta densidade contribui para a resistência mecânica e a durabilidade do revestimento.
Condutividade térmica: Os revestimentos de SiC apresentam alta condutividade térmica, tipicamente na faixa de 120-200 W/mK (a 20 °C). Isso lhes confere boa condutividade térmica em ambientes de alta temperatura e os torna particularmente adequados para equipamentos de tratamento térmico na indústria de semicondutores.
Ponto de fusão: o carboneto de silício tem um ponto de fusão de aproximadamente 2730°C e excelente estabilidade térmica em temperaturas extremas.
Coeficiente de Expansão Térmica: Os revestimentos de SiC apresentam um baixo coeficiente linear de expansão térmica (CTE), tipicamente na faixa de 4,0-4,5 µm/mK (na faixa de 25-1000°C). Isso significa que sua estabilidade dimensional é excelente em grandes diferenças de temperatura.
Resistência à corrosão: Os revestimentos de SiC são extremamente resistentes à corrosão em ambientes ácidos, alcalinos e oxidantes fortes, especialmente quando se utilizam ácidos fortes (como HF ou HCl), sua resistência à corrosão excede em muito a dos materiais metálicos convencionais.
Substrato de aplicação de revestimento de SiC
O revestimento de SiC é frequentemente utilizado para melhorar a resistência à corrosão, a alta temperatura e a erosão por plasma do substrato. Os substratos de aplicação comuns incluem:
| Tipo de substrato | Motivo da aplicação | Uso típico |
| Grafite | - Estrutura leve, boa condutividade térmica - Mas facilmente corroído pelo plasma, requer proteção de revestimento de SiC | Peças de câmara de vácuo, barcos de grafite, bandejas de gravação de plasma, etc. |
| Quartzo (Quartzo/SiO₂) | - Alta pureza, mas facilmente corroído - O revestimento aumenta a resistência à erosão do plasma | Peças da câmara CVD/PECVD |
| Cerâmica (como alumina Al₂O₃) | - Estrutura de alta resistência e estabilidade - O revestimento melhora a resistência à corrosão da superfície | Revestimento da câmara, acessórios, etc. |
| Metais (como molibdênio, titânio, etc.) | - Boa condutividade térmica, mas baixa resistência à corrosão - O revestimento melhora a estabilidade da superfície | Componentes especiais de reação do processo |
| Corpo sinterizado de carboneto de silício (SiC bulk) | - Para ambientes com altos requisitos para condições de trabalho complexas - O revestimento melhora ainda mais a pureza e a resistência à corrosão | Componentes de câmara CVD/ALD de alta qualidade |
Os produtos revestidos de SiC são comumente usados nas seguintes áreas de semicondutores
Os produtos de revestimento de SiC são amplamente utilizados no processamento de semicondutores, principalmente em ambientes de alta temperatura, alta corrosão e plasma intenso. A seguir, alguns dos principais processos ou campos de aplicação, com breves descrições:
| Processo/campo de aplicação | Breve descrição | Função de revestimento de carboneto de silício |
| Gravura de plasma (gravação) | Use gases à base de flúor ou cloro para transferência de padrões | Resiste à erosão do plasma e previne a contaminação por partículas e metais |
| Deposição química de vapor (CVD/PECVD) | Deposição de óxido, nitreto e outros filmes finos | Resiste a gases precursores corrosivos e aumenta a vida útil dos componentes |
| Câmara de deposição física de vapor (PVD) | Bombardeio de partículas de alta energia durante o processo de revestimento | Melhorar a resistência à erosão e ao calor da câmara de reação |
| Processo MOCVD (como crescimento epitaxial de SiC) | Reação de longo prazo sob alta temperatura e atmosfera altamente corrosiva de hidrogênio | Manter a estabilidade do equipamento e evitar a contaminação dos cristais em crescimento |
| Processo de tratamento térmico (LPCVD, difusão, recozimento, etc.) | Geralmente realizado em alta temperatura e vácuo/atmosfera | Proteja barcos e bandejas de grafite contra oxidação ou corrosão |
| Portador/mandril de wafer (manuseio de wafer) | Base de grafite para transferência ou suporte de wafer | Reduza a eliminação de partículas e evite a contaminação por contato |
| Componentes da câmara ALD | Controlar de forma repetida e precisa a deposição da camada atômica | O revestimento mantém a câmara limpa e possui alta resistência à corrosão de precursores |
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Horário da publicação: 18 de outubro de 2024