Жоғары тазалықтағы CVD Thick SiC: Материалдық өсімге арналған процесс инсайттары

1. ДәстүрліCVD SiCТұндыру процесі

SiC жабындарын тұндыруға арналған стандартты CVD процесі мұқият бақыланатын бірқатар қадамдарды қамтиды:

Жылыту:CVD пеші 100-160°С аралығындағы температураға дейін қызады.

Субстратты жүктеу:Шөгу камерасының ішінде айналмалы платформаға графиттік субстрат (мандрель) орналастырылған.

Вакуум және тазалау:Камера эвакуацияланады және бірнеше циклде аргон (Ar) газымен тазартылады.

Жылыту және қысымды бақылау:Камера үздіксіз вакуумда тұндыру температурасына дейін қызады. Қажетті температураға жеткеннен кейін 40-60 кПа қысымға жету үшін Ar газын енгізер алдында ұстау уақыты сақталады. Содан кейін камера қайтадан эвакуацияланады.

Прекурсорлық газды енгізу:Алдын ала қыздыру камерасына сутегі (H2), аргон (Ar) және көмірсутек газының (алкан) қоспасы хлоросилан прекурсорымен (әдетте кремний төртхлориді, SiCl4) енгізіледі. Содан кейін алынған газ қоспасы реакция камерасына беріледі.

Тұндыру және салқындату:Тұндыру аяқталғаннан кейін Н2, хлоросилан және алкан ағыны тоқтатылады. Салқындату кезінде камераны тазарту үшін аргон ағыны сақталады. Соңында камера атмосфералық қысымға дейін жеткізіледі, ашылады және SiC қапталған графит субстрат жойылады.

2. Қалың қолданбаларCVD SiCҚабаттар

Қалыңдығы 1 мм-ден асатын жоғары тығыздықтағы SiC қабаттары келесі жағдайларда маңызды қолданбаларды табады:

Жартылай өткізгіштерді өндіру:Интегралды схемаларды жасауға арналған құрғақ өңдеу жүйелерінде фокус сақиналары (FR) ретінде.

Оптика және аэроғарыш:Мөлдірлігі жоғары SiC қабаттары оптикалық айналар мен ғарыш кемелерінің терезелерінде қолданылады.

Бұл қолданбалар жоғары өнімді материалдарды талап етеді, бұл қалың SiC маңызды экономикалық әлеуеті бар жоғары құнды өнімге айналдырады.

3. Жартылай өткізгіштер дәрежесіне арналған мақсатты сипаттамаларCVD SiC

CVD SiCжартылай өткізгіш қолданбалар үшін, әсіресе фокус сақиналары үшін, қатаң материал қасиеттерін талап етеді:

Жоғары тазалық:Тазалық деңгейі 99,9999% (6N) поликристалды SiC.

Жоғары тығыздық:Тығыз, кеуектері жоқ микроқұрылым маңызды.

Жоғары жылу өткізгіштік:Теориялық мәндер 490 Вт/м·К жақындайды, практикалық мәндері 200-400 Вт/м·К аралығында болады.

Басқарылатын электр кедергісі:0,01-500 Ом.см аралығындағы мәндер қажет.

Плазманың кедергісі және химиялық инерттілігі:Агрессивті өңдеу орталарына төтеп беру үшін өте маңызды.

Жоғары қаттылық:SiC тән қаттылығы (~3000 кг/мм2) арнайы өңдеу әдістерін қажет етеді.

Кубтық поликристалдық құрылым:Басым (111) кристаллографиялық бағдары бар артықшылықты бағытталған 3C-SiC (β-SiC) қажет.

4. 3C-SiC қалың қабықшаларға арналған CVD процесі

Фокус сақиналары үшін қалың 3C-SiC пленкаларын салудың қолайлы әдісі келесі параметрлерді пайдалана отырып, CVD болып табылады:

Прекурсорды таңдау:Метилрихлоросилан (MTS) стехиометриялық тұндыру үшін 1:1 Si/C молярлық қатынасын ұсынатын әдетте қолданылады. Дегенмен, кейбір өндірушілер плазмалық төзімділікті арттыру үшін Si:C қатынасын (1:1,1-ден 1:1,4) оңтайландырады, бұл дән мөлшерінің таралуына және қолайлы бағдарға әсер етуі мүмкін.

Тасымалдаушы газ:Сутегі (Н2) құрамында хлор бар түрлермен әрекеттеседі, ал аргон (Ar) МТС үшін тасымалдаушы газ ретінде әрекет етеді және тұндыру жылдамдығын бақылау үшін газ қоспасын сұйылтады.

5. Фокус сақинасы қолданбаларына арналған CVD жүйесі

Фокус сақиналары үшін 3C-SiC қоюға арналған типтік CVD жүйесінің схемалық көрінісі ұсынылған. Дегенмен, егжей-тегжейлі өндіріс жүйелері көбінесе тапсырыс бойынша әзірленген және жеке меншік болып табылады.

6. Қорытынды

CVD арқылы жоғары таза, қалың SiC қабаттарын өндіру көптеген параметрлерді дәл бақылауды қажет ететін күрделі процесс. Осы жоғары өнімді материалдарға сұраныс артып келе жатқандықтан, жүргізіліп жатқан ғылыми-зерттеу және тәжірибелік-конструкторлық жұмыстар келесі буын жартылай өткізгіштерді өндірудің және басқа да талап етілетін қолданбалардың қатаң талаптарын қанағаттандыру үшін CVD әдістерін оңтайландыруға бағытталған.**