SiC keraamika: asendamatu materjal ülitäpsete komponentide jaoks pooljuhtide tootmises

SiC-l on ainulaadne kombinatsioon soovitavatest omadustest, sealhulgas kõrge tihedus, kõrge soojusjuhtivus, kõrge paindetugevus, kõrge elastsusmoodul, tugev korrosioonikindlus ja suurepärane stabiilsus kõrgel temperatuuril. Selle vastupidavus paindepinge deformatsioonile ja termilisele deformatsioonile muudab selle erakordselt hästi sobivaks karmides, söövitavates ja ülikõrge temperatuuriga keskkondades, mida esineb kriitilistes tootmisprotsessides, nagu vahvlite epitaksimine ja söövitamine. Sellest tulenevalt on ränikarbid leidnud laialdast rakendust erinevates pooljuhtide valmistamise etappides, sealhulgas lihvimine ja poleerimine, termiline töötlemine (lõõmutamine, oksüdatsioon, difusioon), litograafia, sadestamine, söövitamine ja ioonide implanteerimine.

1. Lihvimine ja poleerimine: SiC Grinding Susceptors

Pärast valuploki viilutamist on vahvlitel sageli teravad servad, jämedused, mõrad, mikropraod ja muud puudused. Selleks, et need defektid ei kahjustaks vahvli tugevust, pinna kvaliteeti ja järgnevaid töötlemisetappe, kasutatakse lihvimisprotsessi. Lihvimine silub vahvli servi, vähendab paksuse kõikumisi, parandab pinna paralleelsust ja eemaldab viilutamisprotsessist põhjustatud kahjustused. Kahepoolne lihvimine lihvimisplaatidega on kõige levinum meetod, kusjuures plaadimaterjali, jahvatusrõhu ja pöörlemiskiiruse pidev täiustamine parandab pidevalt vahvli kvaliteeti.

Kahepoolne lihvimismehhanism

Traditsiooniliselt valmistati lihvplaate peamiselt malmist või süsinikterasest. Kuid need materjalid kannatavad lühikese eluea, kõrge soojuspaisumise koefitsiendi ning vastuvõtlikkuse tõttu kulumisele ja termilisele deformatsioonile, eriti kiire lihvimise või poleerimise ajal, mistõttu on vahvli ühtlase tasasuse ja paralleelsuse saavutamine keeruline. Silikooniga keraamiliste lihvimisplaatide tulek, mille erakordne kõvadus, madal kulumiskiirus ja soojuspaisumiskoefitsient on räniga täpselt samaväärsed, on viinud malmi ja süsinikterase järkjärgulise asendamiseni. Need omadused muudavad SiC lihvimisplaadid eriti soodsaks kiirete lihvimis- ja poleerimisprotsesside jaoks.

2. Termiline töötlemine: SiC vahvlite kandjad ja reaktsioonikambri komponendid

Termilise töötlemise etapid, nagu oksüdatsioon, difusioon, lõõmutamine ja legeerimine, on vahvlite valmistamise lahutamatud osad. SiC keraamilised komponendid on nendes protsessides üliolulised, peamiselt vahvlikandjatena töötlemisetappide vahel transportimiseks ja komponentidena termilise töötlemise seadmete reaktsioonikambrites.

(1)Keraamilised otsaefektid (varred):

Räniplaatide tootmisel on sageli vaja kõrgtemperatuurset töötlemist. Tavaliselt kasutatakse pooljuhtplaatide transportimiseks, käsitsemiseks ja positsioneerimiseks spetsiaalsete lõppefektoritega varustatud mehaanilisi hoobasid. Need relvad peavad töötama puhta ruumi keskkonnas, sageli vaakumis, kõrgetel temperatuuridel ja söövitava gaasi keskkonnas, nõudes kõrget mehaanilist tugevust, korrosioonikindlust, stabiilsust kõrgel temperatuuril, kulumiskindlust, kõvadust ja elektriisolatsiooni. Kuigi ränikarbiidi keraamilised varred on kallimad ja valmistamine keerulisemad, on nende rangete nõuete täitmisel paremad alumiiniumoksiidi alternatiivid.

Semicorex SiC keraamiline otsaefektor

(2) Reaktsioonikambri komponendid:

Termotöötlemisseadmed, nagu oksüdatsiooniahjud (horisontaalsed ja vertikaalsed) ja kiire termilise töötlemise (RTP) süsteemid, töötavad kõrgel temperatuuril, mistõttu on nende sisemiste komponentide jaoks vaja suure jõudlusega materjale. Kõrge puhtusastmega paagutatud SiC komponendid oma suurepärase tugevuse, kõvaduse, elastsusmooduli, jäikuse, soojusjuhtivuse ja madala soojuspaisumise koefitsiendiga on nende süsteemide reaktsioonikambrite ehitamisel asendamatud. Põhikomponentide hulka kuuluvad vertikaalsed paadid, pjedestaalid, voodritorud, sisekummid ja deflektorplaadid.

Reaktsioonikambri komponendid

3. Litograafia: SiC lavad ja keraamilised peeglid

Litograafia, mis on pooljuhtide valmistamise kriitiline samm, kasutab optilist süsteemi, et fokuseerida ja projitseerida valgust vahvli pinnale, edastades vooluahela mustrid järgnevaks söövitamiseks. Selle protsessi täpsus määrab otseselt integraallülituste jõudluse ja tootlikkuse. Litograafiamasin, mis on kiibi tootmise üks keerukamaid seadmeid, koosneb sadadest tuhandetest komponentidest. Skeemi jõudluse ja täpsuse tagamiseks seatakse litograafiasüsteemis nii optiliste elementide kui ka mehaaniliste komponentide täpsusele ranged nõuded. SiC keraamika mängib selles valdkonnas olulist rolli, peamiselt vahvlilavadel ja keraamilistel peeglitel.

Litograafiasüsteemi arhitektuur

(1)Vahvli etapid:

Litograafia etapid vastutavad vahvli hoidmise ja täpsete liigutuste tegemise eest kokkupuute ajal. Enne iga säritust tuleb vahvel ja lava nanomeetri täpsusega joondada, millele järgneb fotomaski ja lava vaheline joondamine, et tagada mustri täpne ülekandmine. See nõuab lava kiiret, sujuvat ja ülitäpset automatiseeritud juhtimist nanomeetri täpsusega. Nende nõudmiste täitmiseks kasutatakse litograafiaetappides sageli kerget SiC keraamikat, millel on erakordne mõõtmete stabiilsus, madalad soojuspaisumistegurid ja vastupidavus deformatsioonile. See vähendab inertsi, vähendab mootori koormust ja suurendab liikumise tõhusust, positsioneerimise täpsust ja stabiilsust.

(2)Keraamilised peeglid:

Sünkroniseeritud liikumise juhtimine vahvli ja võre staadiumi vahel on litograafias ülioluline, mõjutades otseselt protsessi üldist täpsust ja saagist. Lavapeeglid on lava skaneerimise ja positsioneerimise tagasiside mõõtmissüsteemi lahutamatud komponendid. See süsteem kasutab interferomeetreid lavapeeglitelt peegelduvate mõõtmiskiirte väljastamiseks. Analüüsides Doppleri põhimõttel peegeldunud kiiri, arvutab süsteem lava asukohamuutused reaalajas, andes tagasisidet liikumisjuhtimissüsteemile, et tagada täpne sünkroniseerimine vahvli astme ja võrestiku astme vahel. Kuigi kerge SiC keraamika sobib selle rakenduse jaoks, on selliste keerukate komponentide valmistamine tõsiste väljakutsetega. Praegu kasutavad peamised integraallülituse seadmete tootjad sel eesmärgil peamiselt klaaskeraamikat või kordieriiti. Kuid tänu materjaliteaduse ja tootmistehnikate edusammudele on Hiina Ehitusmaterjalide Akadeemia teadlased edukalt valmistanud litograafiarakenduste jaoks suuremõõtmelisi, keeruka kujuga, kergeid, täielikult suletud ränikarbiidi keraamilisi peegleid ja muid struktuurseid ja funktsionaalseid optilisi komponente.

(3)Fotomaski õhukesed kiled:

Fotomaske, mida tuntakse ka võrkudena, kasutatakse valguse valikuliseks edastamiseks ja valgustundlikele materjalidele mustrite loomiseks. Siiski võib EUV valguskiirgus põhjustada fotomaski märkimisväärset kuumenemist, mis võib ulatuda temperatuurini 600–1000 kraadi Celsiuse järgi, põhjustades termilisi kahjustusi. Selle leevendamiseks sadestatakse fotomaskile sageli õhuke SiC kile, et suurendada selle termilist stabiilsust ja vältida lagunemist.

4. Plasma söövitamine ja sadestamine: fookusrõngad ja muud komponendid

Pooljuhtide valmistamisel kasutatakse söövitusprotsessides ioniseeritud gaasidest (nt fluori sisaldavatest gaasidest) genereeritud plasmat, et eemaldada soovimatu materjal vahvli pinnalt, jättes maha soovitud vooluahela mustrid. Õhukese kile sadestamine, vastupidi, hõlmab isolatsioonimaterjalide sadestamist metallikihtide vahele, et moodustada dielektrilised kihid, sarnaselt vastupidise söövitusprotsessiga. Mõlemas protsessis kasutatakse plasmatehnoloogiat, mis võib kambri komponente söövitada. Seetõttu vajavad need komponendid suurepärast plasmatakistust, madalat reaktsioonivõimet fluori sisaldavate gaasidega ja madalat elektrijuhtivust.

Traditsiooniliselt valmistati söövitus- ja sadestamisseadmete komponendid, näiteks fookusrõngad, kasutades selliseid materjale nagu räni või kvarts. Kuid järeleandmatu suund integraallülituste (IC) miniaturiseerimise poole on märkimisväärselt suurendanud nõudlust ülitäpsete söövitusprotsesside järele ja nende tähtsust. See miniaturiseerimine nõuab suure energiaga plasmade kasutamist täpseks mikroskaalaliseks söövitamiseks, et saavutada väiksemad funktsioonide suurused ja üha keerukamad seadmestruktuurid.

Vastuseks sellele nõudlusele on söövitus- ja sadestamisseadmete pinnakatete ja komponentide eelistatud materjaliks kujunenud keemilise aurustamise-sadestamise (CVD) ränikarbiid (SiC). Selle suurepärased füüsikalised ja keemilised omadused, sealhulgas kõrge puhtus ja ühtlus, muudavad selle selle nõudliku rakenduse jaoks erakordselt sobivaks. Praegu hõlmavad söövitusseadmete CVD SiC komponendid fookusrõngaid, gaasidušiotsikuid, plaate ja servarõngaid. Sadestamisseadmetes kasutatakse CVD SiC kambrite kaante, vooderdiste ja SiC-ga kaetud grafiidisusseptorite jaoks.

Fookusrõngas ja SiC-kattega grafiidisusceptor

CVD SiC madal reaktsioonivõime kloori- ja fluoripõhiste söövitusgaasidega koos madala elektrijuhtivusega muudab selle ideaalseks materjaliks selliste komponentide jaoks nagu plasmasöövitusseadmete fookusrõngad. Fookusrõngas, mis paikneb ümber vahvli perifeeria, on kriitiline komponent, mis fokuseerib plasma vahvli pinnale, rakendades rõngale pinget, suurendades sellega töötlemise ühtlust.

IC miniaturiseerimise edenedes kasvavad söövitavate plasmade võimsus- ja energiavajadused, eriti mahtuvuslikult ühendatud plasma (CCP) söövitusseadmetes. Sellest tulenevalt kasvab SiC-põhiste fookusrõngaste kasutuselevõtt kiiresti tänu nende võimele taluda neid üha agressiivsemaid plasmakeskkondi.**

Semicorex kui kogenud tootja ja tarnija pakub spetsiaalseid grafiit- ja keraamikamaterjale pooljuhtide ja fotogalvaaniliste tööstuste jaoks. Kui teil on küsimusi või vajate lisateavet, võtke meiega ühendust.

Kontakttelefon # +86-13567891907

E-post: sales@semicorex.com