ЦВД дебели СиЦ високе чистоће: увид у процесе за раст материјала

1. КонвенционалниЦВД СиЦПроцес депозиције

Стандардни ЦВД процес за наношење СиЦ премаза укључује низ пажљиво контролисаних корака:

грејање:ЦВД пећ се загрева на температуру између 100-160°Ц.

Учитавање подлоге:Графитни супстрат (трн) се поставља на ротирајућу платформу унутар коморе за таложење.

Усисавање и прочишћавање:Комора се евакуише и прочишћава гасом аргон (Ар) у више циклуса.

Грејање и контрола притиска:Комора се загрева до температуре таложења под континуираним вакуумом. Након постизања жељене температуре, одржава се време задржавања пре увођења гаса Ар да би се постигао притисак од 40-60 кПа. Комора се затим поново евакуише.

Прекурсорски гас Увод:Мешавина водоника (Х2), аргона (Ар) и гаса угљоводоника (алкана) се уводи у комору за претходно загревање, заједно са прекурсором хлоросилана (обично силицијум тетрахлорид, СиЦл4). Добијена гасна смеша се затим доводи у реакциону комору.

Таложење и хлађење:По завршетку таложења, проток Х2, хлоросилана и алкана се зауставља. Проток аргона се одржава да би се комора прочистила током хлађења. Коначно, комора се доведе до атмосферског притиска, отвори и уклони графитну подлогу обложену СиЦ.

2. Примене ТхицкЦВД СиЦСлојеви

СиЦ слојеви високе густине дебљине преко 1 мм налазе критичну примену у:

Производња полупроводника:Као фокусни прстенови (ФР) у системима за суво нагризање за производњу интегрисаних кола.

Оптика и ваздухопловство:Високотранспарентни СиЦ слојеви се користе у оптичким огледалима и прозорима свемирских летелица.

Ове апликације захтевају материјале високих перформанси, чинећи дебели СиЦ производ високе вредности са значајним економским потенцијалом.

3. Циљне карактеристике за полупроводникеЦВД СиЦ

ЦВД СиЦза апликације полупроводника, посебно за фокусне прстенове, захтевају строга својства материјала:

Висока чистоћа:Поликристални СиЦ са нивоом чистоће од 99,9999% (6Н).

Висока густина:Густа микроструктура без пора је неопходна.

Висока топлотна проводљивост:Теоријске вредности се приближавају 490 В/м·К, са практичним вредностима у распону од 200-400 В/м·К.

Контролисана електрична отпорност:Пожељне су вредности између 0,01-500 Ω.цм.

Отпорност плазме и хемијска инертност:Критичан за отпорност на агресивна окружења за нагризање.

Висока тврдоћа:Инхерентна тврдоћа СиЦ-а (~3000 кг/мм2) захтева специјализоване технике обраде.

Кубична поликристална структура:Пожељан је преференцијално оријентисан 3Ц-СиЦ (β-СиЦ) са доминантном (111) кристалографском оријентацијом.

4. ЦВД процес за 3Ц-СиЦ дебеле филмове

Преферирани метод за одлагање дебелих 3Ц-СиЦ филмова за фокусне прстенове је ЦВД, користећи следеће параметре:

Избор прекурсора:Метилтрихлоросилан (МТС) се обично користи, који нуди моларни однос 1:1 Си/Ц за стехиометријско таложење. Међутим, неки произвођачи оптимизују однос Си:Ц (1:1,1 до 1:1,4) како би побољшали отпорност плазме, потенцијално утичући на расподелу величине зрна и жељену оријентацију.

носећи гас:Водоник (Х2) реагује са врстама које садрже хлор, док аргон (Ар) делује као гас носач за МТС и разређује смешу гаса да контролише брзину таложења.

5. ЦВД систем за апликације фокусног прстена

Приказан је шематски приказ типичног ЦВД система за депоновање 3Ц-СиЦ за фокусне прстенове. Међутим, детаљни производни системи су често посебно дизајнирани и заштићени.

6. Закључак

Производња дебелих СиЦ слојева високе чистоће путем ЦВД-а је сложен процес који захтева прецизну контролу над бројним параметрима. Како потражња за овим материјалима високих перформанси наставља да расте, текући истраживачки и развојни напори се фокусирају на оптимизацију ЦВД техника како би се испунили строги захтеви производње полупроводника следеће генерације и других захтевних апликација.**