Mipako ya CVD SiC ni nini?

CVDMipako ya SiCinarekebisha kikomo cha michakato ya utengenezaji wa semiconductor kwa kasi ya kushangaza. Teknolojia hii ya upakaji inayoonekana kuwa rahisi imekuwa suluhu muhimu kwa changamoto tatu za msingi za uchafuzi wa chembe, ulikaji wa halijoto ya juu na mmomonyoko wa plasma katika utengenezaji wa chip. Watengenezaji wakuu wa vifaa vya semiconductor duniani wameiorodhesha kama teknolojia ya kawaida kwa vifaa vya kizazi kijacho. Kwa hivyo, ni nini kinachofanya mipako hii kuwa "silaha isiyoonekana" ya utengenezaji wa chip? Makala haya yatachambua kwa kina kanuni zake za kiufundi, matumizi ya msingi na mafanikio ya kisasa.

Ⅰ. Ufafanuzi wa mipako ya CVD SiC

Mipako ya CVD SiC inarejelea safu ya kinga ya silicon carbide (SiC) iliyowekwa kwenye substrate na mchakato wa uwekaji wa mvuke wa kemikali (CVD). Silicon carbudi ni kiwanja cha silicon na kaboni, inayojulikana kwa ugumu wake bora, conductivity ya juu ya mafuta, inertness ya kemikali na upinzani wa joto la juu. Teknolojia ya CVD inaweza kuunda safu ya SiC ya usafi wa hali ya juu, mnene na unene sare, na inaweza kuendana sana na jiometri changamano. Hii inafanya mipako ya CVD SiC inafaa sana kwa maombi ya kudai ambayo hayawezi kufikiwa na vifaa vya jadi vya wingi au mbinu nyingine za mipako.

Ⅱ. Kanuni ya mchakato wa CVD

Uwekaji wa mvuke wa kemikali (CVD) ni mbinu ya utengenezaji inayotumika sana inayotumika kutengeneza nyenzo dhabiti za ubora wa juu na za utendaji wa juu. Kanuni ya msingi ya CVD inahusisha mmenyuko wa watangulizi wa gesi kwenye uso wa substrate yenye joto ili kuunda mipako imara.

Hapa kuna uchanganuzi uliorahisishwa wa mchakato wa SiC CVD:

Mchoro wa kanuni ya mchakato wa CVD

1. Utangulizi wa mtangulizi: Vitangulizi vya gesi, kwa kawaida gesi zenye silicon (kwa mfano, methyltrichlorosilane - MTS, au silane - SiH₄) na gesi zenye kaboni (kwa mfano, propane - C₃H₈), huletwa kwenye chumba cha athari.

2. Utoaji wa gesi: Gesi hizi za mtangulizi hutiririka juu ya substrate yenye joto.

3. Adsorption: Molekuli za mtangulizi hudsorbeza kwenye uso wa substrate ya moto.

4. Mwitikio wa uso: Kwa joto la juu, molekuli za adsorbed hupata athari za kemikali, na kusababisha kuharibika kwa mtangulizi na kuundwa kwa filamu ya SiC imara. Byproducts hutolewa kwa namna ya gesi.

5. Desorption na kutolea nje: Bidhaa za gesi hutengana kutoka kwa uso na kisha kutolea nje kutoka kwa chemba. Udhibiti sahihi wa halijoto, shinikizo, kiwango cha mtiririko wa gesi na ukolezi wa kitangulizi ni muhimu ili kufikia sifa za filamu zinazohitajika, ikiwa ni pamoja na unene, usafi, ung'aavu na mshikamano.

Ⅲ. Matumizi ya Mipako ya CVD SiC katika Michakato ya Semiconductor

Mipako ya CVD SiC ni muhimu sana katika utengenezaji wa semiconductor kwa sababu mchanganyiko wao wa kipekee wa mali hukutana moja kwa moja na hali mbaya na mahitaji magumu ya usafi wa mazingira ya utengenezaji. Huongeza upinzani dhidi ya kutu ya plasma, shambulio la kemikali, na utengenezaji wa chembe, yote haya ni muhimu ili kuongeza mavuno ya kaki na muda wa vifaa.

Ifuatayo ni sehemu za kawaida zilizofunikwa za CVD SiC na hali zao za utumiaji:

1. Chumba cha Kuchomoa Plasma na Pete ya Kuzingatia

Bidhaa: CVD SiC coated liners, showerheads, susceptors, na pete kuzingatia.

Maombi: Katika uwekaji wa plasma, plasma amilifu sana hutumiwa kuondoa nyenzo kutoka kwa kaki kwa kuchagua. Nyenzo zisizofunikwa au zisizodumu huharibika haraka, hivyo kusababisha uchafuzi wa chembe na kupungua kwa mara kwa mara. Mipako ya CVD SiC ina upinzani bora kwa kemikali kali za plasma (kwa mfano, florini, klorini, plasma ya bromini), huongeza maisha ya vipengele muhimu vya chumba, na kupunguza uzalishaji wa chembe, ambayo huongeza moja kwa moja mavuno ya kaki.

2.PECVD na vyumba vya HDPCVD

Bidhaa: CVD SiC coated majibu vyumba na electrodes.

Maombi: Uwekaji wa mvuke wa kemikali ya Plasma (PECVD) na plasma ya msongamano mkubwa wa CVD (HDPCVD) hutumiwa kuweka filamu nyembamba (kwa mfano, tabaka za dielectri, tabaka za kupitisha). Taratibu hizi pia zinahusisha mazingira magumu ya plasma. Mipako ya CVD SiC hulinda kuta za chumba na elektroni kutokana na mmomonyoko, kuhakikisha ubora wa filamu thabiti na kupunguza kasoro.

3. Vifaa vya kuingiza ion

Bidhaa: Vipengee vya CVD SiC vilivyofunikwa (kwa mfano, vipenyo, vikombe vya Faraday).

Maombi: Upandikizaji wa ioni huleta ayoni za dopant kwenye sehemu ndogo za semiconductor. Mihimili ya ioni ya nishati ya juu inaweza kusababisha sputtering na mmomonyoko wa vipengele wazi. Ugumu na usafi wa hali ya juu wa CVD SiC hupunguza uzalishwaji wa chembe kutoka kwa vijenzi vya laini, kuzuia uchafuzi wa kaki wakati wa hatua hii muhimu ya doping.

4. Vipengele vya reactor ya Epitaxial

Bidhaa: CVD SiC coated susceptors na wasambazaji wa gesi.

Maombi: Ukuaji wa Epitaxial (EPI) unahusisha kukuza tabaka za fuwele zilizopangwa sana kwenye substrate kwenye joto la juu. Vihasishi vilivyofunikwa vya CVD SiC hutoa uthabiti bora wa mafuta na inertness ya kemikali kwa joto la juu, kuhakikisha inapokanzwa sawa na kuzuia uchafuzi wa susceptor yenyewe, ambayo ni muhimu ili kufikia tabaka za epitaxial za ubora wa juu.

Kadiri jiometri za chip zinavyopungua na mahitaji ya mchakato yanaongezeka, mahitaji ya wasambazaji wa mipako ya CVD SiC ya ubora wa juu na watengenezaji wa mipako ya CVD yanaendelea kukua.

IV. Ni changamoto gani za mchakato wa mipako ya CVD SiC?

Licha ya faida kubwa za mipako ya CVD SiC, utengenezaji na utumiaji wake bado unakabiliwa na changamoto kadhaa za mchakato. Kutatua changamoto hizi ni ufunguo wa kufikia utendakazi thabiti na ufanisi wa gharama.

Changamoto:

1. Kujitoa kwa substrate

SiC inaweza kuwa changamoto kufikia mshikamano thabiti na sare kwa nyenzo mbalimbali za substrate (kwa mfano, grafiti, silikoni, kauri) kutokana na tofauti za mgawo wa upanuzi wa mafuta na nishati ya uso. Kushikamana vibaya kunaweza kusababisha delamination wakati wa baiskeli ya joto au mkazo wa mitambo.

Ufumbuzi:

Maandalizi ya uso: Usafishaji wa kina na matibabu ya uso (kwa mfano, etching, matibabu ya plasma) ya substrate ili kuondoa uchafu na kuunda uso unaofaa kwa kuunganisha.

Interlayer: Weka safu nyembamba na iliyogeuzwa kukufaa au safu ya bafa (kwa mfano, kaboni ya pyrolytic, TaC - sawa na mipako ya CVD TaC katika programu mahususi) ili kupunguza upanuzi wa upanuzi wa mafuta na kukuza ushikamano.

Boresha vigezo vya uwekaji: Dhibiti kwa uangalifu halijoto ya uwekaji, shinikizo, na uwiano wa gesi ili kuboresha uhuishaji na ukuaji wa filamu za SiC na kukuza uunganishaji thabiti wa baina ya uso.

2. Mkazo wa Filamu na Kupasuka

Wakati wa kuweka au kupoeza baadae, mikazo iliyobaki inaweza kutokea ndani ya filamu za SiC, na kusababisha kupasuka au kupishana, hasa kwenye jiometri kubwa au changamano.

Ufumbuzi:

Udhibiti wa Joto: Dhibiti kwa usahihi viwango vya kupokanzwa na kupoeza ili kupunguza mshtuko wa mafuta na dhiki.

Mipako ya Gradient: Tumia mbinu za mipako ya tabaka nyingi au gradient ili kubadilisha hatua kwa hatua utunzi wa nyenzo au muundo ili kukidhi dhiki.

Kiambatanisho cha Baada ya Kuweka: Andaa sehemu zilizofunikwa ili kuondoa mafadhaiko ya mabaki na kuboresha uadilifu wa filamu.

3. Ulinganifu na Usawa kwenye Jiometri Changamano

Kuweka mipako yenye unene na ulinganifu kwenye sehemu zenye maumbo changamano, uwiano wa hali ya juu, au mikondo ya ndani inaweza kuwa vigumu kutokana na vikwazo katika uenezaji wa kitangulizi na kinetiki za majibu.

Ufumbuzi:

Uboreshaji wa Usanifu wa Reactor: Tengeneza vinu vya CVD vilivyo na mienendo iliyoboreshwa ya mtiririko wa gesi na usawa wa halijoto ili kuhakikisha usambazaji sawa wa vitangulizi.

Mchakato wa Marekebisho ya Parameta: Rekebisha shinikizo la uwekaji, kasi ya mtiririko, na ukolezi wa kitangulizi ili kuboresha usambaaji wa awamu ya gesi katika vipengele changamano.

Uwekaji wa hatua nyingi: Tumia hatua zinazoendelea za uwekaji au viunzi vinavyozunguka ili kuhakikisha kuwa nyuso zote zimepakwa vya kutosha.

V. Maswali Yanayoulizwa Mara kwa Mara

Q1: Ni tofauti gani ya msingi kati ya CVD SiC na PVD SiC katika programu za semiconductor?

A: Mipako ya CVD ni miundo ya kioo ya safu na usafi wa> 99.99%, yanafaa kwa mazingira ya plasma; Mipako ya PVD mara nyingi ni ya amofasi/nanocrystalline yenye usafi wa <99.9%, hasa hutumika kwa mipako ya mapambo.

Q2: Je, ni joto gani la juu ambalo mipako inaweza kuhimili?

A: Uvumilivu wa muda mfupi wa 1650 ° C (kama vile mchakato wa kuchuja), kikomo cha matumizi ya muda mrefu cha 1450 ° C, kuzidi joto hili kutasababisha mpito wa awamu kutoka β-SiC hadi α-SiC.

Q3: Aina ya unene wa mipako ya kawaida?

A: Vipengele vya semiconductor mara nyingi ni 80-150μm, na mipako ya EBC ya injini ya ndege inaweza kufikia 300-500μm.

Q4: Je, ni mambo gani muhimu yanayoathiri gharama?

A: Usafi wa mtangulizi (40%), matumizi ya nishati ya vifaa (30%), hasara ya mavuno (20%). Bei ya kitengo cha mipako ya juu inaweza kufikia $ 5,000 / kg.

Swali la 5: Wasambazaji wakuu wa kimataifa ni nini?

A: Ulaya na Marekani: CoorsTek, Mersen, Ionbond; Asia: Semixlab, Veteksemicon, Kallex (Taiwan), Sayansi (Taiwan)