Қатты CVD SiC фокус сақиналарын өндіру ішінде: графиттен жоғары дәлдіктегі бөлшектерге дейін

Дәлдік пен экстремалды орта қатар өмір сүретін жартылай өткізгіштерді өндірудің жоғары үлесі бар әлемде кремний карбиді (SiC) фокус сақиналары өте қажет. Ерекше термиялық төзімділігімен, химиялық тұрақтылығымен және механикалық беріктігімен белгілі, бұл компоненттер плазманы өңдеудің озық процестері үшін өте маңызды.

Олардың жоғары өнімділігінің құпиясы Solid CVD (химиялық буларды тұндыру) технологиясында жатыр. Бүгін біз сізді графит шикізатынан бастап фабтың жоғары дәлдіктегі «көрінбейтін қаһарманына» дейінгі күрделі өндірістік саяхатты зерттеу үшін сахнаның артына апарамыз.

I. Өндірістің алты негізгі кезеңі

Solid CVD SiC фокус сақиналарын өндіру жоғары синхрондалған алты қадамды процесс болып табылады:

• Графит субстратының алдын ала өңдеуі
• SiC жабынының тұндыру (негізгі процесс)
• Су ағынымен кесу және пішіндеу
• Сымдарды кесуді бөлу
• Дәлдік жылтырату
• Соңғы сапаны тексеру және қабылдау

Жетілген процесті басқару жүйесі арқылы 150 графит субстратының әрбір партиясы түрлендірудің жоғары тиімділігін көрсете отырып, шамамен 300 дайын SiC фокус сақиналарын бере алады.

II. Техникалық тереңдік: шикізаттан дайын бөлікке дейін

1. Материалды дайындау: жоғары тазалықтағы графит таңдау

Саяхат премиум графит сақиналарын таңдаудан басталады. Графиттің тазалығы, тығыздығы, кеуектілігі және өлшемдік дәлдігі келесі SiC жабынының адгезиясы мен біркелкілігіне тікелей әсер етеді. Өңдеуден бұрын әрбір субстрат тұндыруға нөлдік қоспалар кедергі келтіретініне көз жеткізу үшін тазалық сынағы мен өлшемді тексеруден өтеді.

2. Қаптауды тұндыру: Қатты CVD жүрегі

CVD процесі мамандандырылған SiC пеш жүйелерінде жүргізілетін ең маңызды кезең болып табылады. Ол екі күрделі кезеңге бөлінеді:

(1) Алдын ала жабу процесі (~3 күн/партия):

• Орнату: Жылулық консистенцияны қамтамасыз ету үшін жұмсақ киізден жасалған оқшаулауды (үстіңгі, астыңғы және бүйір қабырғалары) ауыстырыңыз; графитті жылытқыштар мен арнайы жабынға арналған саптамаларды орнатыңыз.
• Вакуумды және ағып кетуді сынау: микроағып кетуді болдырмау үшін камера 30 мТорр-дан төмен базалық қысымға, ағып кету жылдамдығы 10 мТорр/минуттан төмен болуы керек.
• Бастапқы тұндыру: пеш 1430 ° C дейін қызады. 2 сағаттық H₂ атмосферасын тұрақтандырудан кейін МТС газы негізгі жабынның жақсы байланысын қамтамасыз ететін өтпелі қабат қалыптастыру үшін 25 сағат бойына айдалады.

(2) Негізгі жабын процесі (~13 күн/партия):

• Конфигурация: саңылауларды қайта реттеңіз және мақсатты сақиналары бар графит айлабұйымдарын орнатыңыз.
• Екінші вакуумды тексеру: тұндыру ортасының мінсіз таза және тұрақты болуына кепілдік беру үшін қатаң қайталама вакуум сынағы орындалады.
• Тұрақты өсу: 1430°C температураны сақтай отырып, МТС газы шамамен 250 сағат бойы айдалады. Осындай жоғары температура жағдайында МТС Si және C атомдарына ыдырайды, олар графит бетіне баяу және біркелкі орналасады. Бұл тығыз, кеуекті емес SiC жабынын жасайды — қатты CVD сапасының белгісі.

3. Пішімдеу және дәлдікпен бөлу

• Су ағынымен кесу: жоғары қысымды су ағындары сақинаның өрескел профилін анықтау үшін артық материалдарды алып тастап, бастапқы пішінді орындайды.
• Сымды кесу: сымды дәл кесу сусымалы материалды микрон деңгейіндегі дәлдікпен жеке сақиналарға бөледі, бұл олардың орнатудың қатаң рұқсаттамаларына сәйкес келуін қамтамасыз етеді.

4. Беттік өңдеу: дәлдікпен жылтырату

Кесуден кейін SiC беті микроскопиялық кемшіліктер мен өңдеу құрылымын жою үшін жылтыратудан өтеді. Бұл плазмалық процесс кезінде бөлшектердің кедергісін азайту және пластинаның тұрақты шығымдылығын қамтамасыз ету үшін өте маңызды беттің кедір-бұдырлығын азайтады.

5. Қорытынды тексеру: Стандартқа негізделген тексеру

Әрбір компонент қатаң тексерулерден өтуі керек:

• Өлшем дәлдігі (мысалы, сыртқы диаметрдің ±0,01 мм төзімділігі)
• Қаптаманың қалыңдығы және біркелкілігі
• Бетінің кедір-бұдырлығы
• Химиялық тазалық және ақауларды сканерлеу

III. Экожүйе: жабдықты біріктіру және газ жүйелері

1. Негізгі жабдық конфигурациясы

Әлемдік деңгейдегі өндіріс желісі күрделі инфрақұрылымға негізделген:

• SiC пеш жүйелері (10 бірлік): көп станциялы синхрондалған операцияларға мүмкіндік беретін массивтік қондырғылар (7,9 м x 6,6 м x 9,7 м).
• Газды жеткізу: МТС резервуарларының және жеткізу платформаларының 10 жиынтығы жоғары тазалықтағы ағынның тұрақтылығын қамтамасыз етеді.
• Қолдау жүйелері: Экологиялық қауіпсіздікке арналған 10 скруббер, PCW салқындату жүйелері және 21 HSC (Жоғары жылдамдықты өңдеу) қондырғылары.

2. Негізгі газ жүйесінің функциялары

• MTS (Макс 1000 л/мин): Si және C атомдарын қамтамасыз ететін негізгі тұндыру көзі.
• Сутегі (H₂, Макс 1000 л/мин): Пеш атмосферасын тұрақтандырады және реакцияға көмектеседі
• Аргон (Ar, Макс 300 л/мин): Процесстен кейінгі тазалау және тазарту үшін қолданылады.
• Азот (N₂, Макс 100 л/мин): Қарсылықты реттеу және жүйені тазарту үшін қолданылады.

Қорытынды

Қатты CVD SiC фокус сақинасы «тұтынылатын» болып көрінуі мүмкін, бірақ бұл шын мәнінде материалтану, вакуумдық технология және газды басқарудың шедеврі. Графит шығуынан бастап дайын құрамдас бөлікке дейін әрбір қадам жетілдірілген жартылай өткізгіш түйіндерді қолдау үшін талап етілетін қатаң стандарттарға дәлел.

Технологиялық түйіндер қысқаруын жалғастырған сайын, өнімділігі жоғары SiC компоненттеріне сұраныс тек өседі. Жетілген, жүйелі өндіріс тәсілі - бұл өңдеу камерасындағы тұрақтылықты және чиптердің келесі буынының сенімділігін қамтамасыз ететін нәрсе.