CVDSiC qoplamasiyarimo'tkazgichlarni ishlab chiqarish jarayonlari chegaralarini hayratlanarli darajada qayta shakllantirmoqda. Bu oddiy ko'rinadigan qoplama texnologiyasi chip ishlab chiqarishda zarrachalar ifloslanishi, yuqori haroratli korroziya va plazma eroziyasi kabi uchta asosiy muammoning asosiy yechimiga aylandi. Dunyoning eng yaxshi yarimo'tkazgich uskunalari ishlab chiqaruvchilari uni yangi avlod uskunalari uchun standart texnologiya sifatida ro'yxatga olishdi. Xo'sh, bu qoplamani chip ishlab chiqarishning "ko'rinmas zirhi" nima qiladi? Ushbu maqolada uning texnik tamoyillari, asosiy ilovalari va ilg'or yutuqlari chuqur tahlil qilinadi.
Ⅰ. CVD SiC qoplamasining ta'rifi
CVD SiC qoplamasi kimyoviy bug 'cho'kishi (CVD) jarayoni bilan substratga yotqizilgan kremniy karbidning (SiC) himoya qatlamini anglatadi. Silikon karbid kremniy va uglerod birikmasi bo'lib, uning mukammal qattiqligi, yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi, kimyoviy inertligi va yuqori haroratga chidamliligi bilan mashhur. CVD texnologiyasi yuqori toza, zich va bir xil qalinlikdagi SiC qatlamini hosil qilishi mumkin va murakkab geometriyalarga juda mos kelishi mumkin. Bu CVD SiC qoplamalarini an'anaviy quyma materiallar yoki boshqa qoplama usullari bilan bajarib bo'lmaydigan talabchan ilovalar uchun juda mos qiladi.
Ⅱ. CVD jarayonining printsipi
Kimyoviy bug'larni cho'ktirish (CVD) - yuqori sifatli, yuqori samarali qattiq materiallarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladigan ko'p qirrali ishlab chiqarish usuli. CVD ning asosiy printsipi qattiq qoplama hosil qilish uchun qizdirilgan substrat yuzasida gazsimon prekursorlarning reaktsiyasini o'z ichiga oladi.
Bu erda SiC CVD jarayonining soddalashtirilgan taqsimoti:
CVD jarayonining printsipial diagrammasi
1. Prekursor bilan tanishish: Gazsimon prekursorlar, odatda kremniy o'z ichiga olgan gazlar (masalan, metiltriklorosilan - MTS yoki silan - SiH₄) va uglerod o'z ichiga olgan gazlar (masalan, propan - C₃H₈) reaksiya kamerasiga kiritiladi.
2. Gaz yetkazib berish: Bu prekursor gazlar qizdirilgan substrat ustida oqadi.
3. Adsorbsiya: Prekursor molekulalari issiq substrat yuzasiga adsorbsiyalanadi.
4. Yuzaki reaktsiya: Yuqori haroratlarda adsorbsiyalangan molekulalar kimyoviy reaksiyalarga kirishadi, natijada prekursor parchalanadi va qattiq SiC plyonkasi hosil bo'ladi. Qo'shimcha mahsulotlar gazlar shaklida chiqariladi.
5. Desorbsiya va egzoz: Gazsimon yon mahsulotlar sirtdan desorblanadi va keyin kameradan chiqariladi. Harorat, bosim, gaz oqimi tezligi va prekursor kontsentratsiyasini aniq nazorat qilish qalinlik, tozalik, kristallik va yopishqoqlikni o'z ichiga olgan istalgan plyonka xususiyatlariga erishish uchun juda muhimdir.
Ⅲ. Yarimo'tkazgich jarayonlarida CVD SiC qoplamalaridan foydalanish
CVD SiC qoplamalari yarimo'tkazgichlarni ishlab chiqarishda ajralmas hisoblanadi, chunki ularning noyob xossalari kombinatsiyasi ishlab chiqarish muhitining ekstremal sharoitlari va qat'iy tozalik talablariga bevosita javob beradi. Ular plazma korroziyasiga, kimyoviy hujumga va zarrachalar hosil bo'lishiga qarshilikni oshiradi, bularning barchasi gofret hosilini va uskunaning ishlash vaqtini maksimal darajada oshirish uchun juda muhimdir.
Quyida ba'zi keng tarqalgan CVD SiC qoplamali qismlar va ularni qo'llash stsenariylari keltirilgan:
1. Plazma qirqish kamerasi va fokusli halqa
Mahsulotlar: CVD SiC bilan qoplangan laynerlar, dush boshlari, sensorlar va fokusli halqalar.
Ilova: Plazma bilan ishlov berishda gofretlardan materiallarni tanlab olib tashlash uchun yuqori faol plazma ishlatiladi. Qoplanmagan yoki kamroq bardoshli materiallar tezda buziladi, natijada zarrachalar ifloslanishi va tez-tez ishlamay qolishi mumkin. CVD SiC qoplamalari agressiv plazma kimyoviy moddalariga (masalan, ftor, xlor, brom plazmalariga) mukammal qarshilikka ega, asosiy kamera komponentlarining ishlash muddatini uzaytiradi va zarrachalar hosil bo'lishini kamaytiradi, bu esa gofret hosilini bevosita oshiradi.
2.PECVD va HDPCVD kameralari
Mahsulotlar: CVD SiC bilan qoplangan reaksiya kameralari va elektrodlari.
Ilovalar: Plazmada kuchaytirilgan kimyoviy bug'larning cho'kishi (PECVD) va yuqori zichlikdagi plazma CVD (HDPCVD) yupqa plyonkalarni (masalan, dielektrik qatlamlar, passivatsiya qatlamlari) joylashtirish uchun ishlatiladi. Bu jarayonlar qattiq plazma muhitini ham o'z ichiga oladi. CVD SiC qoplamalari kamera devorlari va elektrodlarini eroziyadan himoya qiladi, film sifatining barqarorligini ta'minlaydi va nuqsonlarni kamaytiradi.
3. Ion implantatsiyasi uskunalari
Mahsulotlar: CVD SiC bilan qoplangan nur chizig'i komponentlari (masalan, teshiklar, Faraday stakanlari).
Ilovalar: Ion implantatsiyasi yarimo'tkazgichli substratlarga dopant ionlarini kiritadi. Yuqori energiyali ion nurlari ta'sirlangan komponentlarning sochilishi va eroziyasiga olib kelishi mumkin. CVD SiC ning qattiqligi va yuqori tozaligi nur chizig'i tarkibiy qismlaridan zarrachalar hosil bo'lishini kamaytiradi va bu muhim doping bosqichida gofretlarning ifloslanishini oldini oladi.
4. Epitaksial reaktor komponentlari
Mahsulotlar: CVD SiC bilan qoplangan susseptorlar va gaz distribyutorlari.
Ilovalar: Epitaksial o'sish (EPI) yuqori haroratlarda substratda yuqori tartibli kristalli qatlamlarni o'stirishni o'z ichiga oladi. CVD SiC bilan qoplangan susseptorlari yuqori haroratlarda mukammal termal barqarorlik va kimyoviy inertlikni ta'minlaydi, bir xil isitishni ta'minlaydi va yuqori sifatli epitaksial qatlamlarga erishish uchun muhim ahamiyatga ega bo'lgan sensorning o'zini ifloslanishini oldini oladi.
Chip geometriyalarining qisqarishi va jarayonga bo'lgan talablarning kuchayishi bilan yuqori sifatli CVD SiC qoplamasi yetkazib beruvchilari va CVD qoplama ishlab chiqaruvchilariga talab o'sishda davom etmoqda.
IV. CVD SiC qoplama jarayonining qiyinchiliklari qanday?
CVD SiC qoplamasining katta afzalliklariga qaramay, uni ishlab chiqarish va qo'llash hali ham ba'zi texnologik qiyinchiliklarga duch kelmoqda. Ushbu muammolarni hal qilish barqaror ishlash va iqtisodiy samaradorlikka erishishning kalitidir.
Qiyinchiliklar:
1. Substratga yopishish
SiC issiqlik kengayish koeffitsientlari va sirt energiyasidagi farqlar tufayli turli xil substrat materiallariga (masalan, grafit, kremniy, keramika) kuchli va bir xil yopishqoqlikka erishish qiyin bo'lishi mumkin. Yomon yopishish termal aylanish yoki mexanik stress paytida delaminatsiyaga olib kelishi mumkin.
Yechimlar:
Sirtni tayyorlash: ifloslantiruvchi moddalarni olib tashlash va yopishtirish uchun optimal sirtni yaratish uchun substratni sinchkovlik bilan tozalash va sirtni tozalash (masalan, etching, plazma bilan ishlov berish).
Interlayer: Termal kengayish mos kelmasligini yumshatish va yopishishni rag'batlantirish uchun nozik va moslashtirilgan interlayer yoki bufer qatlamini (masalan, pirolitik uglerod, TaC - ma'lum ilovalarda CVD TaC qoplamasiga o'xshash) joylashtiring.
Depozit parametrlarini optimallashtirish: SiC plyonkalarining yadrolanishi va o'sishini optimallashtirish va kuchli o'zaro bog'lanishni rag'batlantirish uchun cho'kma harorati, bosimi va gaz nisbatlarini diqqat bilan boshqaring.
2. Filmning kuchlanishi va yorilishi
Cho'kish yoki keyingi sovutish paytida SiC plyonkalari ichida qoldiq stresslar paydo bo'lishi mumkin, bu ayniqsa kattaroq yoki murakkab geometriyalarda yorilish yoki egilishga olib keladi.
Yechimlar:
Haroratni nazorat qilish: Termal zarba va stressni minimallashtirish uchun isitish va sovutish tezligini aniq boshqaring.
Gradient qoplamasi: Stressni bartaraf etish uchun material tarkibini yoki tuzilishini asta-sekin o'zgartirish uchun ko'p qatlamli yoki gradient qoplama usullaridan foydalaning.
Cho'kishdan keyingi tavlanish: Qoplangan qismlarni qoldiq stressni yo'qotish va plyonka yaxlitligini yaxshilash uchun tavlang.
3. Kompleks geometriyalarda muvofiqlik va bir xillik
Murakkab shakllarga, yuqori nisbatlarga yoki ichki kanallarga ega qismlarga bir xil qalin va konformal qoplamalarni joylashtirish prekursor diffuziyasi va reaktsiya kinetikasidagi cheklovlar tufayli qiyin bo'lishi mumkin.
Yechimlar:
Reaktor dizaynini optimallashtirish: Prekursorlarning bir xil taqsimlanishini ta'minlash uchun optimallashtirilgan gaz oqimi dinamikasi va haroratning bir xilligi bilan CVD reaktorlarini loyihalash.
Jarayon parametrlarini sozlash: Murakkab xususiyatlarga gaz fazasi tarqalishini kuchaytirish uchun cho'kma bosimi, oqim tezligi va prekursor kontsentratsiyasini aniq sozlang.
Ko'p bosqichli yotqizish: Barcha sirtlar etarli darajada qoplanganligiga ishonch hosil qilish uchun doimiy cho'kma bosqichlari yoki aylanuvchi moslamalardan foydalaning.
V. Tez-tez so'raladigan savollar
1-savol: Yarimo'tkazgichli ilovalarda CVD SiC va PVD SiC o'rtasidagi asosiy farq nima?
Javob: CVD qoplamalari plazma muhiti uchun mos bo'lgan> 99,99% tozaligi bo'lgan ustunli kristall tuzilmalardir; PVD qoplamalari asosan amorf/nanokristalli bo'lib, tozaligi <99,9% bo'lib, asosan dekorativ qoplamalar uchun ishlatiladi.
2-savol: Qoplama bardosh bera oladigan maksimal harorat qancha?
Javob: 1650 ° C qisqa muddatli bardoshlik (masalan, yumshatish jarayoni), uzoq muddatli foydalanish chegarasi 1450 ° C, bu haroratdan oshib ketish b-SiC dan a-SiC ga fazaga o'tishga olib keladi.
3-savol: Odatda qoplama qalinligi diapazoni?
Javob: Yarimo'tkazgich komponentlari asosan 80-150 mkm va samolyot dvigatelining EBC qoplamalari 300-500 mkm ga yetishi mumkin.
4-savol: Narxga ta'sir qiluvchi asosiy omillar nima?
Javob: Prekursorning tozaligi (40%), uskunaning energiya sarfi (30%), hosilning yo'qolishi (20%). Yuqori sifatli qoplamalar birligi narxi 5000 dollar / kg ga yetishi mumkin.
5-savol: Asosiy global etkazib beruvchilar nima?
Javob: Evropa va Qo'shma Shtatlar: CoorsTek, Mersen, Ionbond; Osiyo: Semixlab, Veteksemicon, Kallex (Tayvan), Scientech (Tayvan)
Xabar berish vaqti: 2025 yil 09-iyun