CVD Thick SiC со висока чистота: Процесни увиди за раст на материјалот

1. КонвенционалноCVD SiCПроцес на таложење

Стандардниот CVD процес за депонирање на SiC облоги вклучува низа внимателно контролирани чекори:

Греење:CVD печката се загрева на температура помеѓу 100-160°C.

Вчитување на подлогата:Графитна подлога (мандрела) се поставува на ротирачка платформа во комората за таложење.

Вакуум и прочистување:Комората се евакуира и се прочистува со гас аргон (Ar) во повеќе циклуси.

Контрола на греење и притисок:Комората се загрева до температурата на таложење под континуиран вакуум. По постигнување на саканата температура, се одржува време на задржување пред да се воведе Ar гас за да се постигне притисок од 40-60 kPa. Комората потоа повторно се евакуира.

Вовед во гасот прекурсор:Мешавина од водород (H2), аргон (Ar) и јаглеводороден гас (алкан) се внесува во комората за предзагревање, заедно со претходник на хлоросилан (обично силициум тетрахлорид, SiCl4). Добиената гасна смеса потоа се внесува во комората за реакција.

Таложење и ладење:По завршувањето на таложењето, протокот на H2, хлоросилан и алкан се прекинува. Протокот на аргон се одржува за да се исчисти комората додека се лади. Конечно, комората се доведува до атмосферски притисок, се отвора и се отстранува графитната подлога обложена со SiC.

2. Апликации на дебелиCVD SiCСлоеви

Слоевите на SiC со висока густина кои надминуваат 1mm дебелина наоѓаат критични апликации во:

Производство на полупроводници:Како фокусни прстени (FR) во системи за сува офорт за производство на интегрирани кола.

Оптика и Воздухопловна:Слоевите на SiC со висока транспарентност се користат во оптички огледала и прозорци на вселенски бродови.

Овие апликации бараат материјали со високи перформанси, што го прави густиот SiC производ со висока вредност со значителен економски потенцијал.

3. Целни карактеристики за полупроводнички-одделениеCVD SiC

CVD SiCза апликации со полупроводници, особено за фокусни прстени, потребни се строги својства на материјалот:

Висока чистота:Поликристален SiC со ниво на чистота од 99,9999% (6N).

Висока густина:Неопходна е густа микроструктура без пори.

Висока топлинска спроводливост:Теоретските вредности се приближуваат до 490 W/m·K, со практични вредности кои се движат од 200-400 W/m·K.

Контролирана електрична отпорност:Пожелни се вредности помеѓу 0,01-500 Ω.cm.

Отпорност на плазма и хемиска инертност:Критично за издржување на агресивни средини за офорт.

Висока цврстина:Вродената цврстина на SiC (~ 3000 kg/mm2) бара специјализирани техники за обработка.

Кубна поликристална структура:Пожелно е преференцијално ориентиран 3C-SiC (β-SiC) со доминантна (111) кристалографска ориентација.

4. CVD процес за 3C-SiC дебели филмови

Префериран метод за таложење на дебели 3C-SiC филмови за фокусни прстени е CVD, користејќи ги следните параметри:

Избор на претходник:Најчесто се користи метилтрихлоросилан (MTS), кој нуди моларен сооднос 1:1 Si/C за стехиометриско таложење. Сепак, некои производители го оптимизираат соодносот Si:C (1:1,1 до 1:1,4) за да ја подобрат отпорноста на плазмата, што потенцијално влијае на дистрибуцијата на големината на зрната и претпочитаната ориентација.

Носач на гас:Водородот (H2) реагира со видовите што содржат хлор, додека аргонот (Ar) делува како гас-носител за MTS и ја разредува гасната смеса за да ја контролира стапката на таложење.

5. CVD систем за апликации со прстен за фокусирање

Претставен е шематски приказ на типичен CVD систем за депонирање на 3C-SiC за прстени за фокусирање. Сепак, деталните системи за производство често се дизајнирани по нарачка и се сопственички.

6. Заклучок

Производството на високо-чистотни, дебели SiC слоеви преку CVD е сложен процес кој бара прецизна контрола над бројни параметри. Бидејќи побарувачката за овие материјали со високи перформанси продолжува да расте, тековните напори за истражување и развој се фокусираат на оптимизирање на техниките за CVD за да се исполнат строгите барања за производство на полупроводници од следната генерација и други тешки апликации.**