Çfarë është veshja CVD SiC?

Sëmundjet kardiovaskulareVeshje SiCpo riformëson kufijtë e proceseve të prodhimit të gjysmëpërçuesve me një shpejtësi marramendëse. Kjo teknologji veshjeje në dukje e thjeshtë është bërë një zgjidhje kyçe për tre sfidat kryesore të ndotjes së grimcave, korrozionit në temperaturë të lartë dhe erozionit të plazmës në prodhimin e çipave. Prodhuesit më të mirë të pajisjeve gjysmëpërçuese në botë e kanë listuar atë si një teknologji standarde për pajisjet e gjeneratës së ardhshme. Pra, çfarë e bën këtë veshje "armatimin e padukshëm" të prodhimit të çipave? Ky artikull do të analizojë në thellësi parimet e saj teknike, aplikimet kryesore dhe përparimet e fundit.

Ⅰ. Përkufizimi i veshjes CVD SiC

Veshje CVD SiC i referohet një shtrese mbrojtëse të karbidit të silicit (SiC) të depozituar në një substrat me anë të një procesi të depozitimit kimik të avullit (CVD). Karbidi i silicit është një përbërës i silicit dhe karbonit, i njohur për fortësinë e tij të shkëlqyer, përçueshmërinë e lartë termike, inercinë kimike dhe rezistencën ndaj temperaturave të larta. Teknologjia CVD mund të formojë një shtresë SiC me pastërti të lartë, të dendur dhe me trashësi uniforme, dhe mund të jetë shumë konforme me gjeometri komplekse. Kjo i bën veshjet CVD SiC shumë të përshtatshme për aplikime të kërkuara që nuk mund të përmbushen nga materialet tradicionale në masë ose metoda të tjera veshjeje.

Ⅱ. Parimi i procesit CVD

Depozitimi kimik i avujve (CVD) është një metodë prodhimi shumëfunksionale që përdoret për të prodhuar materiale të ngurta me cilësi të lartë dhe performancë të lartë. Parimi thelbësor i CVD përfshin reagimin e pararendësve të gaztë në sipërfaqen e një substrati të nxehtë për të formuar një shtresë të ngurtë.

Ja një ndarje e thjeshtuar e procesit të SiC CVD:

Diagrami i parimit të procesit CVD

1. Hyrje pararendësePararendësit e gaztë, zakonisht gazra që përmbajnë silikon (p.sh., metiltriklorosilani – MTS, ose silani – SiH₄) dhe gazra që përmbajnë karbon (p.sh., propani – C₃H₈), futen në dhomën e reagimit.

2. Furnizim me gazKëto gazra pararendës rrjedhin mbi substratin e nxehtë.

3. AdsorbimiMolekulat pararendëse adsorbohen në sipërfaqen e substratit të nxehtë.

4. Reagimi sipërfaqësorNë temperatura të larta, molekulat e adsorbuara i nënshtrohen reaksioneve kimike, duke rezultuar në dekompozimin e prekursorit dhe formimin e një filmi të ngurtë SiC. Nënproduktet çlirohen në formën e gazrave.

5. Desorbimi dhe nxjerrjaNënproduktet e gazta desorbohen nga sipërfaqja dhe më pas nxirren jashtë dhomës. Kontrolli i saktë i temperaturës, presionit, shpejtësisë së rrjedhjes së gazit dhe përqendrimit të prekursorit është thelbësor për të arritur vetitë e dëshiruara të filmit, duke përfshirë trashësinë, pastërtinë, kristalinitetin dhe ngjitjen.

Ⅲ. Përdorimet e veshjeve CVD SiC në proceset gjysmëpërçuese

Veshjet CVD SiC janë të domosdoshme në prodhimin e gjysmëpërçuesve sepse kombinimi i tyre unik i vetive përmbush drejtpërdrejt kushtet ekstreme dhe kërkesat e rrepta të pastërtisë së mjedisit të prodhimit. Ato rrisin rezistencën ndaj korrozionit të plazmës, sulmit kimik dhe gjenerimit të grimcave, të cilat janë të gjitha kritike për maksimizimin e rendimentit të pllakave dhe kohëzgjatjes së funksionimit të pajisjeve.

Më poshtë janë disa pjesë të zakonshme të veshura me SiC CVD dhe skenarët e aplikimit të tyre:

1. Dhoma e gdhendjes me plazmë dhe unaza e fokusit

ProdukteMbulesa, koka dushi, receptorë dhe unaza fokusi të veshura me CVD SiC.

AplikacioniNë gdhendjen me plazmë, plazma shumë aktive përdoret për të hequr në mënyrë selektive materialet nga pllakat. Materialet e paveshura ose më pak të qëndrueshme degradohen me shpejtësi, duke rezultuar në ndotje të grimcave dhe ndërprerje të shpeshta të punës. Veshjet CVD SiC kanë rezistencë të shkëlqyer ndaj kimikateve agresive të plazmës (p.sh., plazma e fluorit, klorit, bromit), zgjasin jetëgjatësinë e komponentëve kryesorë të dhomës dhe zvogëlojnë gjenerimin e grimcave, gjë që rrit drejtpërdrejt rendimentin e pllakave.

2. Dhomat PECVD dhe HDPCVD

ProdukteDhoma dhe elektroda reagimi të veshura me CVD SiC.

AplikacionetDepozitimi kimik i avullit i përforcuar me plazmë (PECVD) dhe CVD me dendësi të lartë në plazmë (HDPCVD) përdoren për të depozituar filma të hollë (p.sh., shtresa dielektrike, shtresa pasivizimi). Këto procese përfshijnë gjithashtu mjedise të ashpra plazme. Veshjet CVD SiC mbrojnë muret e dhomës dhe elektrodat nga erozioni, duke siguruar cilësi të qëndrueshme të filmit dhe duke minimizuar defektet.

3. Pajisje për implantimin e joneve

ProdukteKomponentët e linjës së rrezes të veshura me CVD SiC (p.sh., hapjet, gotat e Faradeit).

AplikacionetImplantimi i joneve fut jone dopantuese në substratet gjysmëpërçuese. Rrezet jonike me energji të lartë mund të shkaktojnë spërkatje dhe erozion të komponentëve të ekspozuar. Fortësia dhe pastërtia e lartë e SiC CVD zvogëlojnë gjenerimin e grimcave nga komponentët e linjës së rrezes, duke parandaluar kontaminimin e pllakave gjatë këtij hapi kritik të dopanimit.

4. Komponentët e reaktorit epitaksial

ProdukteSensorë dhe shpërndarës gazi të veshur me CVD SiC.

AplikacionetRritja epitaksiale (EPI) përfshin rritjen e shtresave kristalore shumë të renditura në një substrat në temperatura të larta. Susceptorët e veshur me SiC CVD ofrojnë stabilitet termik dhe inerci kimike të shkëlqyer në temperatura të larta, duke siguruar ngrohje uniforme dhe duke parandaluar kontaminimin e vetë susceptorit, gjë që është kritike për arritjen e shtresave epitaksiale me cilësi të lartë.

Ndërsa gjeometritë e çipave tkurren dhe kërkesat e procesit intensifikohen, kërkesa për furnizues dhe prodhues të veshjeve CVD SiC me cilësi të lartë vazhdon të rritet.

IV. Cilat janë sfidat e procesit të veshjes me SiC CVD?

Pavarësisht avantazheve të mëdha të veshjes CVD SiC, prodhimi dhe aplikimi i saj ende përballen me disa sfida në proces. Zgjidhja e këtyre sfidave është çelësi për arritjen e një performance të qëndrueshme dhe efektiviteti të kostos.

Sfidat:

1. Ngjitja në substrat

SiC mund të jetë sfiduese për të arritur ngjitje të fortë dhe uniforme në materiale të ndryshme të substratit (p.sh., grafit, silic, qeramikë) për shkak të ndryshimeve në koeficientët e zgjerimit termik dhe energjinë sipërfaqësore. Ngjitja e dobët mund të çojë në shkëputje të shtresave gjatë ciklit termik ose stresit mekanik.

Zgjidhje:

Përgatitja e sipërfaqesPastrim i përpiktë dhe trajtim sipërfaqësor (p.sh., gdhendje, trajtim me plazmë) i substratit për të hequr ndotësit dhe për të krijuar një sipërfaqe optimale për ngjitje.

Shtresa ndërmjetëseDepozitoni një shtresë të hollë dhe të personalizuar ndërmjetëse ose një shtresë tampon (p.sh., karbon pirolitik, TaC - ngjashëm me veshjen CVD TaC në aplikime specifike) për të zbutur mospërputhjen e zgjerimit termik dhe për të nxitur ngjitjen.

Optimizoni parametrat e depozitimitKontrolloni me kujdes temperaturën, presionin dhe raportin e gazit të depozitimit për të optimizuar formimin e bërthamave dhe rritjen e filmave SiC dhe për të nxitur lidhjen e fortë ndërfaqësore.

2. Stresi dhe çarja e filmit

Gjatë depozitimit ose ftohjes pasuese, brenda filmave SiC mund të zhvillohen strese të mbetura, duke shkaktuar çarje ose deformim, veçanërisht në gjeometri më të mëdha ose komplekse.

Zgjidhje:

Kontrolli i TemperaturësKontrolloni me saktësi shkallët e ngrohjes dhe ftohjes për të minimizuar goditjet termike dhe stresin.

Veshje me gradientPërdorni metoda veshjeje me shumë shtresa ose me gradient për të ndryshuar gradualisht përbërjen ose strukturën e materialit për t'iu përshtatur stresit.

Pjekja pas depozitimitZjarrojini pjesët e veshura për të eliminuar stresin e mbetur dhe për të përmirësuar integritetin e filmit.

3. Konformaliteti dhe Uniformiteti në Gjeometritë Komplekse

Depozitimi i veshjeve uniforme të trasha dhe konformale në pjesë me forma komplekse, raporte të larta aspektesh ose kanale të brendshme mund të jetë i vështirë për shkak të kufizimeve në difuzionin e prekursorëve dhe kinetikën e reaksionit.

Zgjidhje:

Optimizimi i Projektimit të ReaktoritProjektoni reaktorë CVD me dinamikë të optimizuar të rrjedhës së gazit dhe uniformitet të temperaturës për të siguruar shpërndarje uniforme të pararendësve.

Rregullimi i parametrave të procesitRregulloni imët presionin e depozitimit, shkallën e rrjedhjes dhe përqendrimin e prekursorit për të rritur difuzionin e fazës së gaztë në tipare komplekse.

Depozitim shumëfazorPërdorni hapa të vazhdueshëm depozitimi ose pajisje rrotulluese për t'u siguruar që të gjitha sipërfaqet janë të veshura në mënyrë të përshtatshme.

V. Pyetjet e shpeshta (FAQ)

P1: Cili është ndryshimi thelbësor midis CVD SiC dhe PVD SiC në aplikimet e gjysmëpërçuesve?

A: Veshjet CVD janë struktura kristalore kolone me një pastërti prej >99.99%, të përshtatshme për mjedise plazme; veshjet PVD janë kryesisht amorfe/nanokristaline me një pastërti prej <99.9%, të përdorura kryesisht për veshje dekorative.

P2: Cila është temperatura maksimale që veshja mund të përballojë?

A: Toleranca afatshkurtër prej 1650°C (siç është procesi i pjekjes), kufiri i përdorimit afatgjatë prej 1450°C, tejkalimi i kësaj temperature do të shkaktojë një tranzicion fazor nga β-SiC në α-SiC.

P3: Diapazoni tipik i trashësisë së veshjes?

A: Komponentët gjysmëpërçues janë kryesisht 80-150μm, dhe veshjet EBC të motorëve të avionëve mund të arrijnë 300-500μm.

P4: Cilët janë faktorët kryesorë që ndikojnë në kosto?

A: Pastërtia e pararendësve (40%), konsumi i energjisë së pajisjeve (30%), humbja e rendimentit (20%). Çmimi për njësi i veshjeve të nivelit të lartë mund të arrijë në 5,000 dollarë/kg.

P5: Cilët janë furnizuesit kryesorë globalë?

A: Evropa dhe Shtetet e Bashkuara: CoorsTek, Mersen, Ionbond; Azia: Semixlab, Veteksemicon, Kallex (Tajvan), Scientech (Tajvan)