וואָס איז CVD SiC קאָוטינג?

קאַרדיאָוואַסקולאַרע קרענק (CVD)SiC קאָוטינגטוישט די גרענעצן פון האַלב-קאָנדוקטאָר פאַבריקאַציע פּראָצעסן מיט אַן ערשטוינלעכן טעמפּאָ. די לכאורה פּשוטע קאָוטינג טעכנאָלאָגיע איז געוואָרן אַ שליסל לייזונג צו די דריי הויפּט טשאַלאַנדזשיז פון פּאַרטיקל קאַנטאַמאַניישאַן, הויך-טעמפּעראַטור קעראָוזשאַן און פּלאַזמע עראָוזיע אין טשיפּ פאַבריקאַציע. די וועלט 'ס שפּיץ האַלב-קאָנדוקטאָר ויסריכט פאַבריקאַנטן האָבן עס ליסטעד ווי אַ סטאַנדאַרט טעכנאָלאָגיע פֿאַר ווייַטער-דור ויסריכט. אַזוי, וואָס מאכט דעם קאָוטינג די "ונזעיקאַבאַל פאנצער" פון טשיפּ פאַבריקאַציע? דער אַרטיקל וועט טיף אַנאַליזירן זייַן טעכניש פּרינציפּן, הויפּט אַפּלאַקיישאַנז און קאַטינג-ברעג דורכברוכן.

Ⅰ. דעפֿיניציע פֿון CVD SiC קאָוטינג

CVD SiC קאָוטינג באַציט זיך צו אַ פּראַטעקטיוו שיכט פון סיליקאָן קאַרבייד (SiC) וואָס איז דעפּאָנירט אויף אַ סאַבסטראַט דורך אַ כעמישער פארע דעפּאָזיציע (CVD) פּראָצעס. סיליקאָן קאַרבייד איז אַ קאַמפּאַונד פון סיליקאָן און טשאַד, באַקאַנט פֿאַר זיין ויסגעצייכנט כאַרדנאַס, הויך טערמאַל קאַנדאַקטיוויטי, כעמישער ינערטנאַס און הויך טעמפּעראַטור קעגנשטעל. CVD טעכנאָלאָגיע קען שאַפֿן אַ הויך-ריינקייט, געדיכטע און מונדיר גרעב SiC שיכט, און קען זיין העכסט קאָנפאָרמאַל צו קאָמפּלעקס געאָמעטריעס. דאָס מאכט CVD SiC קאָוטינגז זייער פּאַסיק פֿאַר פאָדערנדיק אַפּלאַקיישאַנז וואָס קענען נישט זיין באגעגנט דורך טראדיציאנעלן פאַרנעם מאַטעריאַלס אָדער אנדערע קאָוטינג מעטהאָדס.

Ⅱ. CVD פּראָצעס פּרינציפּ

כעמישע פארע דעפאזיציע (CVD) איז א פילזייטיקע פאבריקאציע מעטאד גענוצט צו פראדוצירן הויך-קוואליטעט, הויך-פארשטעלונג הארטע מאטעריאלן. דער הויפט פרינציפ פון CVD באשטייט פון די רעאקציע פון ​​גאז-פארגייער אויף דער אויבערפלאך פון א געהייצטן סובסטראט צו שאפן א הארטע באדעקונג.

דאָ איז אַ פאַרפּשוטעטע איבערבליק פון די SiC CVD פּראָצעס:

CVD פּראָצעס פּרינציפּ דיאַגראַמע

1. הקדמה צו פאָרגייערגאַזאַרטיקע פאָרגייער, טיפּיש סיליקאָן-האַלטיקע גאַזן (למשל, מעטילטריטשלאָראָסילאַן – MTS, אדער סילאַן – SiH₄) און קוילן-האַלטיקע גאַזן (למשל, פּראָפּאַן – C₃H₈), ווערן אַרײַנגעפֿירט אין דער רעאַקציע קאַמער.

2. גאַז ליפערונגדי פאָרגייער גאַזן פליסן איבער דעם באַהייצטן סאַבסטראַט.

3. אַדסאָרפּציעפאָרגייער מאַלעקולן אַדסאָרבירן צו דער ייבערפלאַך פון דעם הייסן סאַבסטראַט.

4. ייבערפלאַך רעאַקציעביי הויכע טעמפּעראַטורן, גייען די אַדסאָרבירטע מאַלעקולן דורך כעמישע רעאַקציעס, וואָס רעזולטירט אין דער צעלאָזונג פון דעם פאָרגייער און דער פאָרמירונג פון אַ האַרטן SiC פילם. בייפּראָדוקטן ווערן באַפרייט אין דער פאָרעם פון גאַזן.

5. דעסאָרפּציע און אויספּוסטגאז-פארביגע ביי-פראדוקטן דעזארבירן פון דער אויבערפלאך און דערנאך ארויסלאזן זיך פון דער קאמער. גענויע קאנטראל פון טעמפעראטור, דרוק, גאז שטראם ראטע און פארגייער קאנצענטראציע איז קריטיש צו דערגרייכן די געוואונטשענע פילם אייגנשאפטן, אריינגערעכנט גרעב, ריינקייט, קריסטאליניטי און אדכעזיע.

Ⅲ. ניצט פון CVD SiC קאָוטינגז אין האַלב-קאָנדוקטאָר פּראָצעסן

CVD SiC קאָוטינגז זענען נייטיק אין האַלב-קאָנדוקטאָר פאַבריקאַציע ווייַל זייער יינציק קאָמבינאַציע פון ​​פּראָפּערטיעס טרעפט גלייך די עקסטרעמע באדינגונגען און שטרענגע ריינקייט רעקווייערמענץ פון די פאַבריקאַציע סביבה. זיי פֿאַרבעסערן קעגנשטעל צו פּלאַזמע קעראָוזשאַן, כעמישער אַטאַק און פּאַרטיקל דזשענעריישאַן, אַלע פון ​​​​וואָס זענען קריטיש צו מאַקסאַמייזינג וועיפער ייעלד און ויסריכט אַפּטיים.

די פאלגענדע זענען עטלעכע געוויינטלעכע CVD SiC באדעקטע טיילן און זייערע אַפּליקאַציע סינעריאָס:

1. פּלאַזמע עטשינג קאַמער און פאָקוס רינג

פּראָדוקטןCVD SiC באדעקטע ליינערס, שאַוערקעפּ, סאַסעפּטאָרס, און פאָקוס רינגען.

אַפּליקאַציעאין פּלאַזמע עטשינג, ווערט הויך אַקטיווע פּלאַזמע גענוצט צו סעלעקטיוו אַראָפּנעמען מאַטעריאַלן פון וועיפערס. נישט-באדעקטע אָדער ווייניקער דויערהאפטע מאַטעריאַלן דעגראַדירן שנעל, וואָס רעזולטירט אין פּאַרטיקל קאַנטאַמאַניישאַן און אָפטע דאַונטיים. CVD SiC קאָוטינגז האָבן אַן אויסגעצייכנטע קעגנשטעל צו אַגרעסיווע פּלאַזמע כעמיקאַלן (למשל, פלאָרין, קלאָרין, בראָמין פּלאַזמעס), פאַרלענגערן די לעבן פון שליסל קאַמער קאַמפּאָונאַנץ, און רעדוצירן פּאַרטיקל דזשענעריישאַן, וואָס גלייך פאַרגרעסערט וועיפער ייעלד.

2. PECVD און HDPCVD קאַמערן

פּראָדוקטןCVD SiC באדעקטע רעאקציע קאמערן און עלעקטראָדן.

אַפּליקאַציעספּלאַזמע-פאַרשטאַרקטע כעמישע פארע-דעפּאָזיציע (PECVD) און הויך-געדיכטקייט פּלאַזמע CVD (HDPCVD) ווערן גענוצט צו דעפּאָזיטירן דין פילמען (למשל, דיעלעקטרישע שיכטן, פּאַסיוואַציע שיכטן). די פּראָצעסן אַרייַננעמען אויך שווערע פּלאַזמע-סביבות. CVD SiC קאָוטינגז באַשיצן קאַמער ווענט און עלעקטראָדן פון עראָוזיע, וואָס ענשורז קאָנסיסטענט פילם קוואַליטעט און מינאַמייזאַז חסרונות.

3. יאָן ימפּלאַנטיישאַן עקוויפּמענט

פּראָדוקטןCVD SiC באדעקטע שטראַליין קאָמפּאָנענטן (למשל, אַפּערטורן, פאַראַדיי טעפּלעך).

אַפּליקאַציעסיאָן אימפּלאַנטאַציע פירט איין דאָפּאַנט יאָנען אין האַלב-קאָנדוקטאָר סאַבסטראַטן. הויך-ענערגיע יאָן שטראַלן קענען פאַראורזאַכן ספּאַטערינג און עראָוזיע פון ​​אויסגעשטעלטע קאָמפּאָנענטן. די כאַרטקייט און הויך ריינקייט פון CVD SiC רעדוצירן פּאַרטיקל דזשענעריישאַן פון ביעמליין קאָמפּאָנענטן, פאַרהיטנדיק קאַנטאַמאַניישאַן פון וועיפערס בעשאַס דעם קריטישן דאָפּינג שריט.

4. עפּיטאַקסיאַל רעאַקטאָר קאָמפּאָנענטן

פּראָדוקטןCVD SiC באדעקטע סאַסעפּטאָרס און גאַז דיסטריביאַטאָרס.

אַפּליקאַציעסעפּיטאַקסיאַל וווּקס (EPI) באַשטייט פון וואַקסן העכסט אָרדערד קריסטאַליין לייַערס אויף אַ סאַבסטראַט ביי הויך טעמפּעראַטורן. CVD SiC קאָוטאַד סאַסעפּטאָרס פאָרשלאָגן ויסגעצייכנט טערמישע פעסטקייַט און כעמישער ינערטנאַס ביי הויך טעמפּעראַטורן, ענשורינג מונדיר באַהיצונג און פּרעווענטינג קאַנטאַמאַניישאַן פון די סאַסעפּטאָר זיך, וואָס איז קריטיש צו דערגרייכן הויך-קוואַליטעט עפּיטאַקסיאַל לייַערס.

ווי די טשיפּ געאמעטריעס שרינקען זיך און די פּראָצעס פאָדערונגען פֿאַרשטאַרקן זיך, די פאָדערונג פֿאַר הויך-קוואַליטעט CVD SiC קאָוטינג סאַפּלייערז און CVD קאָוטינג מאַניאַפאַקטשערערז פאָרזעצט צו וואַקסן.

IV. וואָס זענען די שוועריקייטן פון CVD SiC קאָוטינג פּראָצעס?

טראָץ די גרויסע מעלות פון CVD SiC קאָוטינג, שטייט איר פּראָדוקציע און אַפּליקאַציע נאָך פֿאַר עטלעכע פּראָצעס שוועריקייטן. לייזן די שוועריקייטן איז דער שליסל צו דערגרייכן סטאַבילע פאָרשטעלונג און קאָסטן-עפעקטיווקייט.

אַרויסרופן:

1. אַדכיזשאַן צו סאַבסטראַט

SiC קען זיין שווער צו דערגרייכן א שטארקע און איינהייטלעכע אדכעזיע צו פארשידענע סאַבסטראַט מאַטעריאַלן (למשל, גראַפיט, סיליקאָן, קעראַמיק) צוליב די אונטערשיידן אין טערמישע יקספּאַנשאַן קאָעפֿיציענטן און ייבערפלאַך ענערגיע. שלעכטע אדכעזיע קען פירן צו דעלאַמינאַציע בעת טערמישע ציקל אָדער מעכאַנישע דרוק.

לייזונגען:

ייבערפלאַך צוגרייטונגקערפֿול רייניקונג און ייבערפֿלאַך באַהאַנדלונג (למשל, עטשינג, פּלאַזמע באַהאַנדלונג) פֿון דעם סאַבסטראַט צו באַזײַטיקן קאַנטאַמאַנאַנץ און שאַפֿן אַן אָפּטימאַלע ייבערפֿלאַך פֿאַר פֿאַרבינדונג.

צווישן-שיכטלייגט אַוועק אַ דין און קאַסטאַמייזד צווישן-שיכט אָדער באַפער שיכט (למשל, פּיראָליטיש קאַרבאָן, TaC – ענלעך צו CVD TaC קאָוטינג אין ספּעציפֿישע אַפּליקאַציעס) צו פֿאַרמינדערן טערמישע יקספּאַנשאַן מיסמאַטש און העכערן אַדכיזשאַן.

אָפּטימיזירן דעפּאָזיציע פּאַראַמעטערסקאָנטראָלירט קערפֿול די דעפּאָזיציע טעמפּעראַטור, דרוק און גאַז פאַרהעלטעניש צו אָפּטימיזירן די נוקלעאַציע און וווּקס פון SiC פֿילמען און העכערן שטאַרקע אינטערפֿאַסיאַל פֿאַרבינדונג.

2. פילם סטרעס און קראַקינג

בעת דעפּאָזיציע אָדער דערנאָך קילן, קענען רעשט-שפּאַנונגען אַנטוויקלען זיך אין SiC פֿילמען, וואָס קען פֿאַראורזאַכן קראַקינג אָדער פֿאַרקרימען, ספּעציעל אויף גרעסערע אָדער קאָמפּליצירטע געאָמעטריעס.

לייזונגען:

טעמפּעראַטור קאָנטראָלקאָנטראָלירט פּינקטלעך די הייצונג און קילונג ראַטעס צו מינימיזירן טערמישע קלאַפּן און דרוק.

גראַדיענט קאָוטינגניצט מולטישיכטיקע אדער גראַדיענט קאָוטינג מעטאָדן צו ביסלעכווייַז ענדערן מאַטעריאַל זאַץ אָדער סטרוקטור צו אַקאַמאַדירן דרוק.

פּאָסט-דעפּאַזישאַן אַנילינגאויסגלייען די באדעקטע טיילן צו עלימינירן רעשטלעך דרוק און פֿאַרבעסערן פילם אָרנטלעכקייט.

3. קאָנפאָרמאַליטעט און איינהייטלעכקייט אויף קאָמפּלעקסע געאָמעטריעס

אַוועקלייגן אייניג דיקע און קאָנפאָרמאַלע קאָוטינגז אויף טיילן מיט קאָמפּלעקסע פֿאָרמען, הויכע אַספּעקט פאַרהעלטענישן, אָדער אינערלעכע קאַנאַלן קען זיין שווער צוליב לימיטאַציעס אין פּרעקורסאָר דיפוזיע און רעאַקציע קינעטיק.

לייזונגען:

רעאַקטאָר פּלאַן אָפּטימיזאַציעדיזיין CVD רעאַקטאָרן מיט אָפּטימיזירטע גאַז שטראָם דינאַמיק און טעמפּעראַטור איינהייטלעכקייט צו ענשור איינהייטלעכע פאַרשפּרייטונג פון פּריקורסאָרן.

פּראָצעס פּאַראַמעטער אַדזשאַסטמענטפיין-טונען דעפּאַזישאַן דרוק, לויפן קורס, און פּריקערסאָר קאַנסאַנטריישאַן צו פֿאַרבעסערן גאַז פאַזע דיפוזיע אין קאָמפּלעקס פֿעיִקייטן.

מערשטאפלדיקע דעפאזיציעניצט קאנטינעווירלעכע דעפאזיציע טריט אדער ראָוטייטינג פיקסטשערז צו ענשור אַז אַלע ייבערפלאַכן זענען גענוג באדעקט.

V. אָפֿט געשטעלטע פֿראַגעס

פ1: וואָס איז דער הויפּט חילוק צווישן CVD SiC און PVD SiC אין האַלב-קאָנדוקטאָר אַפּליקאַציעס?

א: CVD קאָוטינגז זענען קאָלום-קריסטאַל סטרוקטורן מיט אַ ריינקייט פון >99.99%, פּאַסיק פֿאַר פּלאַזמע סביבות; PVD קאָוטינגז זענען מערסטנס אַמאָרפֿיש/נאַנאָקריסטאַלינע מיט אַ ריינקייט פון <99.9%, דער עיקר געניצט פֿאַר דעקאָראַטיווע קאָוטינגז.

ק2: וואָס איז די מאַקסימום טעמפּעראַטור וואָס די קאָוטינג קען וויטשטיין?

א: קורץ-טערמין טאָלעראַנץ פון 1650°C (אַזאַ ווי אַנילינג פּראָצעס), לאַנג-טערמין נוצן לימיט פון 1450°C, יקסידינג די טעמפּעראַטור וועט פאַרשאַפן אַ פאַזע יבערגאַנג פון β-SiC צו α-SiC.

ק3: טיפּישער קאָוטינג גרעב קייט?

א: האַלב-קאָנדוקטאָר קאָמפּאָנענטן זענען מערסטנס 80-150μm, און ערקראַפט מאָטאָר EBC קאָוטינגז קענען דערגרייכן 300-500μm.

ק4: וואָס זענען די הויפּט פאַקטאָרן וואָס האָבן אַן השפּעה אויף די קאָסטן?

א: ריינקייט פון פאָרגייער (40%), ענערגיע קאָנסומאַציע פון ​​עקוויפּמענט (30%), פאַרלוסט פון פּראָדוקציע (20%). דער איינצלפּרייז פון הויך-קוואַליטעט קאָוטינגז קען דערגרייכן $5,000/קג.

ק5: וואָס זענען די הויפּט גלאָבאַלע סאַפּלייערז?

א: אייראפע און די פאראייניגטע שטאטן: CoorsTek, Mersen, Ionbond; אזיע: Semixlab, Veteksemicon, Kallex (טייוואן), Scientech (טייוואן)