Usos de carboneto de silício sólido

O carboneto de silício sólido SiC é um material cerâmico avançado composto por silício (SI) e carbono (C). Não é uma substância amplamente encontrada na natureza e geralmente requer síntese de alta temperatura. Sua combinação única de propriedades físicas e químicas o torna um material essencial que tem um bom desempenho em ambientes extremos, especialmente na fabricação de semicondutores.

Ⅰ. Propriedades físicas -chave do carboneto de silício sólido (Solid SiC)

▶ Alta dureza e resistência ao desgaste:

O SIC tem uma dureza Mohs de cerca de 9-9,5, perdendo apenas para diamante. Isso oferece excelente resistência a arranhões e desgaste, e tem um bom desempenho em ambientes que precisam suportar estresse mecânico ou erosão de partículas.

▶ Excelente resistência e estabilidade de alta temperatura

1. O SiC pode manter sua força mecânica e integridade estrutural a temperaturas extremamente altas (operando em temperaturas até 1600 ° C ou até mais, dependendo do tipo e pureza).

2. Seu baixo coeficiente de expansão térmica significa que possui boa estabilidade dimensional e não é propenso a deformação ou rachadura quando a temperatura muda drasticamente.

▶ Alta condutividade térmica:

Ao contrário de muitos outros materiais de cerâmica, o SiC tem uma condutividade térmica relativamente alta. Isso permite que ele conduza e dissipe o calor com eficiência, o que é crítico para aplicações que requerem controle e uniformidade precisos de temperatura.

Inetividade química superior e resistência à corrosão:

O SIC exibe resistência extremamente forte à maioria dos ácidos fortes, bases fortes e gases corrosivos comumente usados ​​em processos de semicondutores (como gases à base de fluorina e à base de cloro em ambientes plasmáticos), mesmo em altas temperaturas. Isso é fundamental para impedir que os componentes da câmara do processo sejam corroídos ou contaminados.

▶ Potencial para alta pureza:

Revestimentos SiC de pureza extremamente alta ou peças SiC sólidas podem ser produzidas através de processos específicos de fabricação (como deposição de vapor químico - CVD). Na fabricação de semicondutores, a pureza do material afeta diretamente o nível de contaminação da bolacha e o rendimento do produto final.

▶ Alta rigidez (módulo de Young):

O SIC tem um módulo de alto jovem, o que significa que é muito difícil e não é fácil de se deformar sob carga. Isso é muito importante para os componentes que precisam manter uma forma e tamanho precisos (como portadores de wafer).

▶ Propriedades elétricas ajustáveis:

Embora seja frequentemente usado como isolador ou semicondutor (dependendo de sua forma de cristal e doping), sua alta resistividade ajuda a gerenciar o comportamento do plasma ou a impedir a descarga desnecessária do arco em algumas aplicações de componentes.

Ⅱ. Aplicações e vantagens específicas de produtos acabados de carboneto de silício sólido (SOLL SIC) na fabricação de semicondutores

Com base nas propriedades físicas acima, o SOLL SIC é fabricado em vários componentes de precisão e é amplamente utilizado em vários links-chave dos processos de front-end semicondutores.

1) Portador de wafer SiC sólido (portador / barco sólido sic wafer):

Aplicativo:

Usado para transferir e transferir bolachas de silício em processos de alta temperatura (como difusão, oxidação, LPCVD-deposição de vapor químico de baixa pressão).

Análise de vantagens:

1. Estabilidade de alta temperatura: nas temperaturas do processo superior a 1000 ° C, os portadores do SiC não amolecem, se deformam ou cedem tão facilmente quanto o quartzo e podem manter com precisão o espaçamento da bolas para garantir a uniformidade do processo.

2. Lima longa e baixa geração de partículas: a dureza e a resistência do desgaste da SIC excedem em muito o quartzo, e não é fácil produzir pequenas partículas para contaminar as bolachas. Sua vida útil é geralmente várias vezes ou até dezenas de vezes a das transportadoras de quartzo, reduzindo os custos de frequência de reposição e manutenção.

3. Ineridade química: pode resistir à erosão química na atmosfera do processo e reduzir a contaminação da bolacha causada pela precipitação de seus próprios materiais.

4. Condutividade térmica: boa condutividade térmica ajuda a obter aquecimento e resfriamento rápido e uniforme de transportadores e bolachas, melhorando a eficiência do processo e a uniformidade da temperatura.

5. Alta pureza: os portadores de alta pureza podem ser fabricados para atender aos requisitos estritos de nós avançados para controle de impureza.

Valor do usuário:

Melhore a estabilidade do processo, aumentar o rendimento do produto, reduzir o tempo de inatividade causado por falha ou contaminação dos componentes e reduza o custo geral de propriedade a longo prazo.

2) Solid SiC em forma de disco / chuveiro a gás Head:

Aplicativo:

Instalado na parte superior da câmara de reação de equipamento, como gravura plasmática, deposição de vapor químico (DCV), deposição da camada atômica (ALD), etc., responsável por distribuir uniformemente gases de processo para a superfície da wafer abaixo.

Análise de vantagens:

1. Tolerância plasmática: Em um ambiente de plasma quimicamente ativo de alta energia, a cabeça do chuveiro do SIC exibe resistência extremamente forte ao bombardeio de plasma e corrosão química, que é muito superior ao quartzo ou alumina.

2. Uniformidade e estabilidade: A cabeça do chuveiro SiC, com precisão, pode garantir que o fluxo de gás seja distribuído uniformemente em toda a superfície da wafer, o que é crítico para a uniformidade da espessura do filme, uniformidade da composição ou taxa de gravação. Tem boa estabilidade a longo prazo e não é fácil de deformar ou entupir.

3. Gerenciamento térmico: boa condutividade térmica ajuda a manter a uniformidade da temperatura na superfície da cabeça do chuveiro, o que é crítico para muitos processos de deposição ou gravação sensíveis ao calor.

4. Baixa contaminação: alta pureza e inércia química Reduz a contaminação dos próprios materiais do chuveiro no processo.

Valor do usuário:

Melhore significativamente a uniformidade e a repetibilidade dos resultados do processo, estenda a vida útil do serviço do chuveiro, reduza os tempos de manutenção e os problemas de partículas e suportam condições mais avançadas e mais rigorosas do processo.

3) Anel de foco de gravação sólida de SiC (anel de foco de foco / borda de gravação sólida):

Aplicativo:

Utilizado principalmente na câmara de equipamento de gravura plasmático (como CCP plasmático acoplado com capacitivamente ou o plasma ICP de plasma acoplado indutivamente), geralmente colocado na borda do transportador de wafer (Chuck), ao redor da bolacha. Sua função é restringir e guiar o plasma, de modo a agir de maneira mais uniforme na superfície da wafer enquanto protege outros componentes da câmara.

Análise de vantagens:

1. Forte resistência à erosão plasmática: esta é a vantagem mais proeminente do anel de foco da SIC. Em plasmas de gravação extremamente agressivos (como produtos químicos contendo fluorina ou cloro), o SiC usa muito mais lento que o quartzo, alumina ou mesmo ytria (óxido de yttrium) e tem uma vida útil extremamente longa.

2. Manter dimensões críticas: Alta dureza e alta rigidez permitem que os anéis de foco do SiC mantenham melhor sua forma e tamanho precisos em longos períodos de uso, o que é crítico para estabilizar a morfologia plasmática e garantir a uniformidade da gravação.

3. Geração baixa de partículas: devido à sua resistência ao desgaste, reduz bastante as partículas geradas pelo envelhecimento do componente, melhorando assim o rendimento.

4. Alta pureza: Evite a introdução de metal ou outras impurezas.

Valor do usuário:

Estender bastante os ciclos de substituição de componentes, reduzem significativamente os custos de manutenção e o tempo de inatividade do equipamento; melhorar a estabilidade e a repetibilidade dos processos de gravação; Reduza os defeitos e melhore o rendimento da fabricação de chips de ponta.

Ⅲ.Resumo

O carboneto de silício sólido se tornou um dos materiais -chave indispensáveis ​​na fabricação moderna de semicondutores devido à sua combinação única de propriedades físicas - alta dureza, alto ponto de fusão, alta condutividade térmica, excelente estabilidade química e resistência à corrosão. Seja um transportador para transportar bolachas, um chuveiro para controlar a distribuição de gás ou um anel de foco para orientar o plasma, os produtos SiC sólidos ajudam os fabricantes de chips a lidar com desafios de processo cada vez mais rigorosos com seu excelente desempenho e confiabilidade, melhorar a eficiência da produção e o rendimento do produto e, portanto, promover o desenvolvimento sustentável de toda a indústria de semicontor.

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