SiC керамика: жартылай өткізгіштер өндірісіндегі жоғары дәлдіктегі компоненттер үшін таптырмас материал

SiC жоғары тығыздық, жоғары жылу өткізгіштік, жоғары иілу беріктігі, жоғары серпімділік модулі, күшті коррозияға төзімділік және тамаша жоғары температура тұрақтылығын қоса алғанда, қалаған қасиеттердің бірегей комбинациясына ие. Оның иілу кернеуінің деформациясына және термиялық штаммға төзімділігі оны вафли эпитаксисі және ою сияқты маңызды өндірістік процестерде кездесетін қатал, коррозиялық және өте жоғары температуралы орталарға өте қолайлы етеді. Тиісінше, SiC жартылай өткізгіштерді өндірудің әртүрлі кезеңдерінде, соның ішінде ұнтақтау және жылтырату, термиялық өңдеу (жандандыру, тотығу, диффузия), литография, тұндыру, өрнектеу және ион имплантациясында кең таралған қолданбаларды тапты.

1. Тегістеу және жылтырату: SiC ұнтақтауыштары

Құйманы кескеннен кейін пластиналар жиі өткір жиектерді, саңылауларды, сынықтарды, микрожарықтарды және басқа да кемшіліктерді көрсетеді. Бұл ақаулардың пластинаның беріктігіне, бетінің сапасына және кейінгі өңдеу қадамдарына нұқсан келтірмеу үшін ұнтақтау процесі қолданылады. Тегістеу пластинаның жиектерін тегістейді, қалыңдықтың ауытқуын азайтады, беттік параллелизмді жақсартады және кесу үрдісінен туындаған зақымдарды жояды. Тегістеу пластиналарын қолданатын екі жақты тегістеу ең кең таралған әдіс болып табылады, пластина материалындағы үздіксіз жетістіктер, тегістеу қысымы және айналу жылдамдығы пластинаның сапасын үнемі жақсартады.

Екі жақты тегістеу механизмі

Дәстүрлі түрде тегістеу тақталары негізінен шойыннан немесе көміртекті болаттан жасалған. Дегенмен, бұл материалдар қысқа қызмет ету мерзімінен, жоғары термиялық кеңею коэффициентінен және тозуға және термиялық деформацияға бейімділіктен зардап шегеді, әсіресе жоғары жылдамдықты тегістеу немесе жылтырату кезінде, пластинаның тұрақты тегістігі мен параллельділігіне қол жеткізуді қиындатады. SiC керамикалық тегістеу пластиналарының пайда болуы, олардың ерекше қаттылығы, төмен тозу жылдамдығы және кремнийге сәйкес келетін термиялық кеңею коэффициенті шойын мен көміртекті болатты біртіндеп ауыстыруға әкелді. Бұл қасиеттер SiC тегістеу пластиналарын жоғары жылдамдықтағы тегістеу және жылтырату процестері үшін әсіресе тиімді етеді.

2. Термиялық өңдеу: SiC пластиналар тасымалдаушылары және реакциялық камераның құрамдас бөліктері

Тотығу, диффузия, күйдіру және легирлеу сияқты термиялық өңдеу қадамдары пластинаны дайындаудың ажырамас бөлігі болып табылады. SiC керамикалық құрамдастары бұл процестерде шешуші рөл атқарады, ең алдымен өңдеу сатылары арасында тасымалдауға арналған вафельді тасымалдаушылар және термиялық өңдеу жабдығының реакция камералары ішіндегі компоненттер ретінде.

(1)Керамикалық ұшты эффектілер (қолдар):

Кремний пластинасын өндіру кезінде жиі жоғары температурада өңдеу қажет. Арнайы соңғы эффекторлармен жабдықталған механикалық тұтқалар әдетте жартылай өткізгіш пластиналарды тасымалдау, өңдеу және орналастыру үшін қолданылады. Бұл қарулар жоғары механикалық беріктікті, коррозияға төзімділікті, жоғары температура тұрақтылығын, тозуға төзімділікті, қаттылықты және электрлік оқшаулауды талап ететін, көбінесе вакуумда, жоғары температурада және коррозиялық газ орталарында таза бөлме жағдайында жұмыс істеуі керек. Қымбатырақ және өндіру қиын болғанымен, SiC керамикалық қарулары осы қатаң талаптарға сай глинозем баламаларынан асып түседі.

Semicorex SiC керамикалық соңғы эффектор

(2) Реакция камерасының құрамдас бөліктері:

Тотығу пештері (көлденең және тік) және жылдам термиялық өңдеу (RTP) жүйелері сияқты термиялық өңдеу жабдықтары жоғары температурада жұмыс істейді, бұл олардың ішкі құрамдас бөліктері үшін жоғары өнімді материалдарды қажет етеді. Жоғары тазалығымен, қаттылығымен, серпімділік модулімен, қаттылығымен, жылу өткізгіштігімен және жылу кеңею коэффициентінің төмендігімен жоғары таза SiC компоненттері осы жүйелердің реакциялық камераларын құру үшін өте қажет. Негізгі құрамдас бөліктерге тік қайықтар, тұғырлар, лайнер түтіктері, ішкі түтіктер және бөгет тақталары жатады.

Реакция камерасының құрамдас бөліктері

3. Литография: SiC кезеңдері және керамикалық айналар

Литография, жартылай өткізгіштерді өндірудегі маңызды қадам, жарықты пластинаның бетіне фокустау және проекциялау үшін оптикалық жүйені пайдаланады, тізбек үлгілерін кейіннен сызу үшін береді. Бұл процестің дәлдігі интегралдық схемалардың өнімділігі мен кірістілігін тікелей анықтайды. Чип өндірісіндегі ең күрделі жабдықтардың бірі ретінде литография машинасы жүздеген мың құрамдас бөліктерден тұрады. Схема өнімділігі мен дәлдігіне кепілдік беру үшін литография жүйесіндегі оптикалық элементтердің де, механикалық компоненттердің де дәлдігіне қатаң талаптар қойылады. SiC керамикалары осы салада, ең алдымен, вафли сатыларында және керамикалық айналарда маңызды рөл атқарады.

Литография жүйесінің архитектурасы

(1)Вафель кезеңдері:

Литография кезеңдері вафлиді ұстауға және экспозиция кезінде нақты қозғалыстарды орындауға жауапты. Әрбір экспозиция алдында пластинаны және сатыны нанометрлік дәлдікпен туралау керек, содан кейін үлгіні дәл тасымалдауды қамтамасыз ету үшін фотомаска мен кезең арасында туралау қажет. Бұл нанометр деңгейіндегі дәлдікпен сахнаны жоғары жылдамдықты, тегіс және өте дәл автоматтандырылған басқаруды қажет етеді. Осы талаптарды қанағаттандыру үшін литография кезеңдері әдетте ерекше өлшемді тұрақтылығы, төмен термиялық кеңею коэффициенттері және деформацияға төзімділігі бар жеңіл SiC керамикасын пайдаланады. Бұл инерцияны азайтады, қозғалтқыш жүктемесін азайтады және қозғалыс тиімділігін, орналасу дәлдігін және тұрақтылығын арттырады.

(2)Керамикалық айналар:

Вафли сатысы мен ретикул сатысы арасындағы синхрондалған қозғалысты басқару литографияда өте маңызды, бұл процестің жалпы дәлдігі мен кірістілігіне тікелей әсер етеді. Сахна айналары сахнаны сканерлеу және позициялау кері байланысты өлшеу жүйесінің ажырамас құрамдас бөліктері болып табылады. Бұл жүйе сахна айналарынан шағылысатын өлшеу сәулелерін шығару үшін интерферометрлерді пайдаланады. Доплер принципі арқылы шағылған сәулелерді талдау арқылы жүйе вафли сатысы мен ретикул сатысы арасындағы дәл синхрондауды қамтамасыз ету үшін қозғалысты басқару жүйесіне кері байланысты қамтамасыз ете отырып, нақты уақыт режимінде сахнаның позициясының өзгеруін есептейді. Жеңіл SiC керамика осы қолданбаға жарамды болғанымен, мұндай күрделі компоненттерді өндіру айтарлықтай қиындықтар тудырады. Қазіргі уақытта негізгі интегралды схема жабдықтарын өндірушілер осы мақсат үшін ең алдымен шыны керамика немесе кордиеритті пайдаланады. Дегенмен, материалтану мен өндіріс техникасындағы жетістіктермен Қытай құрылыс материалдары академиясының зерттеушілері үлкен өлшемді, күрделі пішінді, жеңіл, толығымен жабық SiC керамикалық айналар мен литография қолданбаларына арналған басқа құрылымдық-функционалды оптикалық компоненттерді сәтті шығарды.

(3)Фотомаска жұқа пленкалары:

Фотомаскалар, сонымен қатар торлар деп те белгілі, жарықты таңдамалы түрде өткізу және фотосезімтал материалдарда үлгілер жасау үшін қолданылады. Дегенмен, EUV сәулесінің сәулеленуі фотомасканың айтарлықтай қызып кетуіне әкелуі мүмкін, бұл 600 және 1000 градус Цельсий арасындағы температураға жетуі мүмкін, бұл термиялық зақымға әкеледі. Мұны жеңілдету үшін оның термиялық тұрақтылығын арттыру және деградацияның алдын алу үшін фотомаскаға жиі SiC жұқа пленка салынады.

4. Плазманы сызу және тұндыру: фокус сақиналары және басқа компоненттер

Жартылай өткізгішті өндіруде ою процестері иондалған газдардан (мысалы, құрамында фтори бар газдар) пайда болған плазмаларды пайдалана отырып, вафли бетінен қажетсіз материалдарды таңдап алып, қалаған схема үлгілерін қалдырады. Жіңішке қабықшаны тұндыру, керісінше, металл қабаттары арасында диэлектрлік қабаттарды қалыптастыру үшін оқшаулағыш материалдарды орналастыруды қамтиды, бұл кері сызу процесіне ұқсас. Екі процессте камераның құрамдас бөліктеріне коррозияға ұшырауы мүмкін плазмалық технология қолданылады. Сондықтан бұл компоненттер плазманың тамаша төзімділігін, құрамында фтори бар газдармен төмен реактивтілікті және төмен электр өткізгіштігін қажет етеді.

Дәстүрлі түрде фокустау сақиналары сияқты ою және тұндыру жабдығындағы компоненттер кремний немесе кварц сияқты материалдар арқылы дайындалған. Дегенмен, интегралды микросхеманы (IC) миниатюризациялауға деген тынымсыз қозғалыс жоғары дәлдікпен өңдеу процестеріне сұранысты және маңыздылығын айтарлықтай арттырды. Бұл миниатюризация кішірек функция өлшемдеріне және барған сайын күрделене түсетін құрылғы құрылымдарына қол жеткізу үшін дәл микро масштабты ою үшін жоғары энергиялы плазмаларды пайдалануды қажет етеді.

Осы сұранысқа жауап ретінде химиялық буларды тұндыру (CVD) кремний карбиді (SiC) ою және тұндыру жабдықтарындағы жабындар мен компоненттер үшін таңдаулы материал ретінде пайда болды. Оның жоғары физикалық және химиялық қасиеттері, соның ішінде жоғары тазалығы мен біркелкілігі оны осы талапты қолдану үшін өте қолайлы етеді. Қазіргі уақытта ою жабдығындағы CVD SiC компоненттеріне фокус сақиналары, газ душ бастиектері, білікшелер және шеткі сақиналар кіреді. Тұндыру жабдықтарында CVD SiC камера қақпақтары, төсемдер және SiC қапталған графит сенсорлары үшін қолданылады.

Фокус сақинасы және SiC-қапталған графит сенсоры

CVD SiC хлор және фтор негізіндегі газдармен төмен реактивтілігі және оның төмен электр өткізгіштігі оны плазмалық ою жабдығындағы фокус сақиналары сияқты компоненттер үшін тамаша материал етеді. Вафли перифериясының айналасында орналасқан фокус сақинасы сақинаға кернеу қолдану арқылы плазманы пластинаның бетіне фокустайтын маңызды құрамдас болып табылады, осылайша өңдеудің біркелкілігін арттырады.

IC миниатюризациясы ілгерілеген сайын, плазмалардың, әсіресе сыйымдылықпен байланыстырылған плазманың (CCP) ою-өрнек жабдығында, сызу плазмасының қуат пен қуат талаптары арта береді. Демек, SiC негізіндегі фокус сақиналарының қабылдануы олардың осы агрессивті плазмалық орталарға төтеп беру қабілетіне байланысты тез өсуде.**

Semicorex тәжірибелі өндіруші және жеткізуші ретінде жартылай өткізгіштер мен фотоэлектрлік өнеркәсіпке арналған арнайы графит пен керамика материалдарын ұсынады. Егер сізде қандай да бір сұрақтар болса немесе қосымша мәліметтер қажет болса, бізбен байланысудан тартынбаңыз.

Байланыс телефоны +86-13567891907

Электрондық пошта: sales@semicorex.com