உயர்-தூய்மை CVD தடிமனான SiC: பொருள் வளர்ச்சிக்கான செயல்முறை நுண்ணறிவு

1. வழக்கமானCVD SiCடெபாசிட் செயல்முறை

SiC பூச்சுகளை டெபாசிட் செய்வதற்கான நிலையான CVD செயல்முறையானது, கவனமாகக் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட தொடர்ச்சியான படிகளை உள்ளடக்கியது:

வெப்பமாக்கல்:CVD உலை 100-160 டிகிரி செல்சியஸ் வெப்பநிலைக்கு சூடேற்றப்படுகிறது.

அடி மூலக்கூறு ஏற்றுதல்:படிவு அறைக்குள் ஒரு சுழலும் மேடையில் ஒரு கிராஃபைட் அடி மூலக்கூறு (மாண்ட்ரல்) வைக்கப்படுகிறது.

வெற்றிடமும் சுத்திகரிப்பும்:அறை பல சுழற்சிகளில் ஆர்கான் (Ar) வாயு மூலம் வெளியேற்றப்பட்டு சுத்தப்படுத்தப்படுகிறது.

வெப்பம் மற்றும் அழுத்தம் கட்டுப்பாடு:அறை தொடர்ச்சியான வெற்றிடத்தின் கீழ் படிவு வெப்பநிலைக்கு வெப்பப்படுத்தப்படுகிறது. விரும்பிய வெப்பநிலையை அடைந்த பிறகு, 40-60 kPa அழுத்தத்தை அடைய Ar வாயுவை அறிமுகப்படுத்துவதற்கு முன் ஒரு ஹோல்டிங் நேரம் பராமரிக்கப்படுகிறது. பின்னர் அறை மீண்டும் வெளியேற்றப்படுகிறது.

முன்னோடி எரிவாயு அறிமுகம்:ஹைட்ரஜன் (H2), ஆர்கான் (Ar) மற்றும் ஒரு ஹைட்ரோகார்பன் வாயு (ஆல்கேன்) ஆகியவற்றின் கலவையானது, ஒரு குளோரோசிலேன் முன்னோடியுடன் (பொதுவாக சிலிக்கான் டெட்ராகுளோரைடு, SiCl4) ஒரு முன்சூடாக்கும் அறைக்குள் அறிமுகப்படுத்தப்படுகிறது. இதன் விளைவாக வாயு கலவை எதிர்வினை அறைக்குள் செலுத்தப்படுகிறது.

வைப்பு மற்றும் குளிரூட்டல்:படிவு முடிந்ததும், H2, குளோரோசிலேன் மற்றும் அல்கேன் ஓட்டம் நிறுத்தப்படும். குளிரூட்டும்போது அறையை சுத்தப்படுத்த ஆர்கான் ஓட்டம் பராமரிக்கப்படுகிறது. இறுதியாக, அறை வளிமண்டல அழுத்தத்திற்கு கொண்டு வரப்பட்டு, திறக்கப்பட்டு, SiC- பூசப்பட்ட கிராஃபைட் அடி மூலக்கூறு அகற்றப்படுகிறது.

2. தடித்த பயன்பாடுகள்CVD SiCஅடுக்குகள்

1 மிமீ தடிமனுக்கு மேல் உள்ள உயர் அடர்த்தி SiC அடுக்குகள் இதில் முக்கியமான பயன்பாடுகளைக் காண்கின்றன:

செமிகண்டக்டர் உற்பத்தி:ஒருங்கிணைந்த மின்சுற்று உருவாக்கத்திற்கான உலர் எட்ச் அமைப்புகளில் ஃபோகஸ் ரிங்க்களாக (FR).

ஒளியியல் மற்றும் விண்வெளி:உயர்-வெளிப்படைத்தன்மை கொண்ட SiC அடுக்குகள் ஆப்டிகல் கண்ணாடிகள் மற்றும் விண்கல ஜன்னல்களில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

இந்த பயன்பாடுகள் அதிக செயல்திறன் கொண்ட பொருட்களைக் கோருகின்றன, தடிமனான SiC ஐ குறிப்பிடத்தக்க பொருளாதார ஆற்றலுடன் அதிக மதிப்புள்ள தயாரிப்பாக மாற்றுகிறது.

3. செமிகண்டக்டர்-கிரேடுக்கான இலக்கு பண்புகள்CVD SiC

CVD SiCகுறைக்கடத்தி பயன்பாடுகளுக்கு, குறிப்பாக ஃபோகஸ் ரிங்க்களுக்கு, கடுமையான பொருள் பண்புகள் தேவை:

உயர் தூய்மை:99.9999% (6N) தூய்மை நிலை கொண்ட பாலிகிரிஸ்டலின் SiC.

அதிக அடர்த்தி:அடர்த்தியான, துளை இல்லாத நுண் கட்டமைப்பு அவசியம்.

உயர் வெப்ப கடத்துத்திறன்:கோட்பாட்டு மதிப்புகள் 490 W/m·Kஐ அணுகுகின்றன, நடைமுறை மதிப்புகள் 200-400 W/m·K வரை இருக்கும்.

கட்டுப்படுத்தப்பட்ட மின் எதிர்ப்பு:0.01-500 Ω.cm இடையே உள்ள மதிப்புகள் விரும்பத்தக்கவை.

பிளாஸ்மா எதிர்ப்பு மற்றும் இரசாயன செயலற்ற தன்மை:ஆக்கிரமிப்பு பொறித்தல் சூழல்களைத் தாங்குவதற்கு முக்கியமானது.

அதிக கடினத்தன்மை:SiC இன் உள்ளார்ந்த கடினத்தன்மைக்கு (~3000 kg/mm2) சிறப்பு இயந்திர நுட்பங்கள் தேவைப்படுகின்றன.

க்யூபிக் பாலிகிரிஸ்டலின் அமைப்பு:ஒரு மேலாதிக்க (111) படிக நோக்குநிலையுடன் முன்னுரிமை சார்ந்த 3C-SiC (β-SiC) விரும்பப்படுகிறது.

4. 3C-SiC தடிமனான படங்களுக்கான CVD செயல்முறை

ஃபோகஸ் ரிங்க்களுக்கு தடிமனான 3C-SiC ஃபிலிம்களை வைப்பதற்கான விருப்பமான முறை CVD ஆகும், இது பின்வரும் அளவுருக்களைப் பயன்படுத்துகிறது:

முன்னோடி தேர்வு:Methyltrichlorosilane (MTS) பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது, இது ஸ்டோச்சியோமெட்ரிக் படிவுக்கான 1:1 Si/C மோலார் விகிதத்தை வழங்குகிறது. இருப்பினும், சில உற்பத்தியாளர்கள் பிளாஸ்மா எதிர்ப்பை அதிகரிக்க Si:C விகிதத்தை (1:1.1 முதல் 1:1.4 வரை) மேம்படுத்துகின்றனர், இது தானிய அளவு விநியோகம் மற்றும் விருப்பமான நோக்குநிலையை பாதிக்கும்.

கேரியர் கேஸ்:ஹைட்ரஜன் (H2) குளோரின் கொண்ட இனங்களுடன் வினைபுரிகிறது, அதே நேரத்தில் ஆர்கான் (Ar) MTS க்கு கேரியர் வாயுவாக செயல்படுகிறது மற்றும் படிவு விகிதத்தைக் கட்டுப்படுத்த வாயு கலவையை நீர்த்துப்போகச் செய்கிறது.

5. ஃபோகஸ் ரிங் பயன்பாடுகளுக்கான CVD அமைப்பு

ஃபோகஸ் ரிங்க்களுக்கு 3C-SiC டெபாசிட் செய்வதற்கான பொதுவான CVD அமைப்பின் திட்டவட்டமான பிரதிநிதித்துவம் வழங்கப்படுகிறது. இருப்பினும், விரிவான உற்பத்தி அமைப்புகள் பெரும்பாலும் தனிப்பயனாக்கப்பட்ட மற்றும் தனியுரிமமாக இருக்கும்.

6. முடிவு

CVD வழியாக உயர்-தூய்மை, தடிமனான SiC அடுக்குகளை உருவாக்குவது ஒரு சிக்கலான செயல்முறையாகும், இது பல அளவுருக்கள் மீது துல்லியமான கட்டுப்பாடு தேவைப்படுகிறது. இந்த உயர்-செயல்திறன் கொண்ட பொருட்களுக்கான தேவை தொடர்ந்து அதிகரித்து வருவதால், தற்போதைய ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாட்டு முயற்சிகள் அடுத்த தலைமுறை குறைக்கடத்தி புனையமைப்பு மற்றும் பிற கோரும் பயன்பாடுகளின் கடுமையான தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்ய CVD நுட்பங்களை மேம்படுத்துவதில் கவனம் செலுத்துகின்றன.**