Yarım iletken üretimi daha küçük teknoloji düğümlerine ve daha yüksek cihaz performansına doğru ilerlemeye devam ettikçe, süreç ekipmanlarına verilen talepler giderek daha katı hale geldi.Plazma kazımı, epitaksiyel büyüme, kimyasal buhar çöküntüsü (CVD), atom katman çöküntüsü (ALD) ve iyon implantasyonu, tümü yüksek sıcaklıklar, koroziv süreç gazları içeren aşırı koşullarda çalışır.Enerjik plazma, ve yoğun elektromanyetik alanlar.

Bu sert ortamlarda, geleneksel mühendislik malzemeleri genellikle gelişmiş yarı iletken imalatı için gerekli dayanıklılığı, saflığı ve istikrarı sağlayamaz.Bu nedenle kimyasal buhar çökmesi silikon karbür (CVD SiC) yarı iletken ekipman bileşenleri için en kritik malzemelerden biri olarak ortaya çıktı.

CVD SiC'nin farkı nedir?

Geleneksel sinterli silikon karbid seramiklerin aksine, CVD SiC kimyasal bir buhar birikimi süreci ile üretilir.Silikon içeren ve karbon içeren gazlar yüksek sıcaklıklarda reaksiyona girer, tipik olarak 1300 °C'den fazla, yüksek saflıklı silikon karbid atomunu atomla bir altyapıya depolar.

This unique manufacturing process enables CVD SiC to retain the inherent advantages of silicon carbide while achieving material characteristics that are difficult or impossible to obtain through traditional ceramic processing.

CVD SiC'nin Ana Avantajları

Çok yüksek saflık

CVD işlemi, atom düzeyinde malzeme büyümesinin kesin bir şekilde kontrol edilmesini sağlar. Sonuç olarak, CVD SiC son derece düşük kirlilik seviyelerine ve olağanüstü yapısal tekdüzeliğe ulaşabilir.

Yarım iletken uygulamaları için, bu ultra yüksek saflık kirlilik risklerini en aza indirir ve gelişmiş üretim ortamlarında istikrarlı süreç performansını destekler.

yoğun ve gözeneksiz yapı

Geleneksel sinterli SiC malzemeleri, seramik parçacıklar arasında kalan mikroskopik gözenekler içerir.Malzemenin içinden yavaş yavaş zarar görmesi..

CVD SiC, olağanüstü yoğunluğa sahip neredeyse gözeneksiz bir yapı oluşturan sürekli atom atması yoluyla oluşur.Bu, yarı iletken üretiminde yaygın olarak kullanılan flor bazlı ve klor bazlı plazma kimyasallarına karşı direnci önemli ölçüde arttırır..

Yoğun yüzey, parçacık üretimini de en aza indirir, kirliliği azaltmaya ve wafer verimini artırmaya yardımcı olur.

Mükemmel Kimyasal Direnci

Yarım iletken işlem odaları genellikle son derece agresif gazlar ve reaktif türler içerir.

• Fluor içeren plazma
• Klor içeren plazma
• Yüksek sıcaklıkta oksidasyon
• Koroziv kimyasal ortamlar

Bu özellikler, bileşenlerin daha uzun kullanım ömrünü ve bakım sıklığını azaltmayı sağlar.

Yüksek termal kararlılık

CVD SiC, yüksek sıcaklıklarda mükemmel mekanik dayanıklılık ve boyutsal istikrar sağlar. Yüksek ısı iletkenliği, ısıyı eşit bir şekilde dağıtmaya yardımcı olur.Süreç tutarlılığının ve sıcaklık kontrolünün iyileştirilmesi.

Karmaşık Geometriler için Yetenek

Depozisyon gaz fazından meydana geldiği için, CVD SiC kaplamaları karmaşık üç boyutlu yüzeylere, derin boşluklara, kanallara ve karmaşık bileşen geometrilerine tekdüze uygulanabilir.

Bu, malzemenin sofistike yarı iletken ekipman tasarımları için son derece uygun olmasını sağlar.

CVD SiC üretimindeki teknik zorluklar

Avantajlarına rağmen, yarı iletken sınıfı CVD SiC üretimi hala çok zorlu.

1Öncüler Temizlenme ve Kirlenme Kontrolü

Gelişmiş yarı iletken üretimi çok düşük metal kirlilik seviyeleri gerektirir.Depozisyon sırasında eklenen nikel bileşen performansını ve süreç uyumluluğunu tehlikeye atabilir..

Bu nedenle, hem öncül malzemeler hem de üretim ortamları son derece yüksek saflık standartlarına uymalıdır.

2- Büyük ölçekli tek tipde depolama.

Yarım iletken levhaların boyutları artmaya devam ettikçe, ekipman bileşenlerinin de daha büyük olması gerekir.

Düzgün olmayan süreç kontrolü şunlara yol açabilir:

• Kalınlık değişimi
• İç stres birikimi
• Döşeme
• Kırılma

3. Hassas İşleme

CVD SiC, yaklaşık 9'luk bir Mohs sertliği ile elmas'a yakın bir sertliğe sahiptir.5.

Bu, aşınma direnci için yararlı olsa da, hassas işlemeyi son derece zorlaştırır.Yarım iletken derecesinde toleranslar ve yüzey bitirme elde etmek için şekillendirme teknolojileri gereklidir..

CVD SiC'nin Yarım iletken ekipmanlarında kritik uygulamalar

Plazma kazım sistemleri

Çizim odaları, CVD SiC bileşenleri için en zorlu uygulamalardan birini temsil eder.

Odaklanma Halkaları

Foküs halkaları elektrostatik çaklar üzerindeki wafer'i çevriyor ve plazma dağılımını kontrol etmekte ve kenar etkilerini en aza indirmekte kritik bir rol oynamaktadır.

CVD SiC odak halkalarıaşağıdakileri sağlayacaktır:

• Üstün plazma direnci
• Mükemmel boyut sabitliği
• Azaltılmış parçacık üretimi
• Geliştirilmiş kazım tekdüzeliği

Oda kaplamaları ve kenar halkaları

CVD SiC'den üretilen oda kaplamaları ve koruyucu halkalar, süreç istikrarını korurken kritik ekipman bileşenlerini doğrudan plazma maruziyetinden korur.

Epitaxy ve ince film çökme ekipmanları

Susceptorlar ve Wafer taşıyıcıları

Silikon, silikon karbid ve galiyum nitrit epitaksi sistemlerinde, duyarlılar aşırı termal ve kimyasal koşullar altında çalışır.

CVD SiC kaplamalı grafit duyarlıları, aşağıdakiler nedeniyle endüstri standardı haline geldi:

• Yüksek sıcaklık kapasitesi
• Mükemmel ısı iletkenliği
• Kimyasal inertlik
• Uzun kullanım ömrü

Duş başlıkları

PECVD ve ALD sistemleri, wafer yüzeylerinde süreç gazlarını eşit bir şekilde dağıtmak için duş başlıkları kullanır.

CVD SiC duş başlıkları:

• Plazma erozyonuna direnç
• Istikrarlı elektrik özellikleri
• Mükemmel korozyon direnci
• Geliştirilmiş süreç tekdüzeliği

İyon ekimi ve termal işleme

CVD SiC ayrıca yaygın olarak şu alanlarda kullanılır:

• İyon ekim odası bileşenleri
• Koruyucu kalkanlar
• Wafer taşıma parçaları
• Yüksek sıcaklıklı fırın bileşenleri
• Koruyucu kaplamaları olan yeniden kristalleştirilmiş SiC wafer botları

Bu uygulamalar, malzemenin enerjik parçacık bombardımanına, termal döngüye ve agresif süreç kimyasallarına dayanabilme yeteneğinden yararlanır.

CVD SiC'ye Artan Talebe

Yarım iletken üretimi daha karmaşık cihaz mimarilerine ve daha küçük süreç düğümlerine doğru ilerledikçe, ekipman güvenilirliği giderek daha önemli hale geliyor.

Endüstrinin yarı iletken sınıfı malzemelere olan gereksinimleri şu anlamda artmaya devam ediyor:

• Saflık
• Boyut doğruluğu
• Yüzey kalitesi
• Isı istikrarı
• Korozyona dayanıklılık

Sonuç olarak, CVD SiC bileşenlerine olan talep, kazım, deppozisyon, epitaksi, temizlik ve iyon implantasyon ekipmanlarında hızla genişliyor.

Önceki madde arıtma, depolama teknolojisi ve hassas işleme alanında devam eden gelişmelerle birlikte, CVD SiC'nin bir sonraki nesil yarı iletken üretiminde daha büyük bir rol oynayacağı bekleniyor.

Sonuçlar

CVD Silikon Karbid, ultra yüksek saflık, yoğun mikrostrüktür,olağanüstü korozyon direnci, ve olağanüstü termal kararlılık.

Plazma kazım odalarından ve epitaksi sistemlerinden depolama araçlarına ve iyon ekleme ekipmanlarına kadar, CVD SiC bileşenleri süreç tutarlılığını artırmaya, ekipman ömrünü uzatmaya yardımcı olur,ve kirlenme riskini azaltmak.

Yarım iletken teknolojisi gelişmeye devam ederken, CVD SiC daha yüksek verimleri, daha fazla güvenilirliği,ve yeni nesil yarı iletken üretiminin ilerlemesi.