Silisyum karbür seramikler: yarı iletken üretim süreçlerinde giderek vazgeçilmez hale gelen hassas bileşen malzemeleri

Mükemmel performansa sahip yapısal bir seramik malzeme olan silisyum karbür (SiC), yüksek yoğunluk, yüksek ısı iletkenliği, yüksek bükülme mukavemeti, yüksek elastik modül, güçlü korozyon direnci, yüksek sıcaklık direnci vb. özelliklere sahiptir. Bükme üretmek kolay değildir. stres deformasyonu ve termal gerginlik ve gofret epitaksi, aşındırma ve diğer üretim bağlantılarının güçlü korozyon ve ultra yüksek sıcaklık reaksiyon ortamına uyum sağlayabilir. Bu nedenle taşlama ve cilalama, epitaksiyel/oksidasyon/difüzyon ısıl işlemi, litografi, biriktirme, aşındırma ve iyon implantasyonu gibi yarı iletken üretim süreçlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Taşlama işlemi

Külçe bir levha halinde kesildiğinde genellikle kenarları, çapakları, ufalanmaları, küçük çatlakları veya diğer kusurları olan keskin bir kenar oluşturur. Kenar çatlamasının gofret mukavemeti üzerindeki etkisini, gofret yüzey kaplamasının hasar görmesini ve proses sonrasına kirlilik parçacıkları getirmesini önlemek için, gofretin taşlama işlemi ile cilalanması, gofretin kalınlığının azaltılması, kalitesinin iyileştirilmesi gerekmektedir. levha yüzeyinin paralelliği ve tel kesme işleminin neden olduğu yüzey hasarını ortadan kaldırır. Şu anda en yaygın kullanılan yöntem, taşlama diskini çift taraflı taşlama için kullanmak ve taşlama işlemini (taşlama diski malzemesi, taşlama basıncı ve taşlama hızı vb.) iyileştirerek taşlama diskinin kalitesini arttırmaktır.

Geçmişte taşlama diski çoğunlukla kısa servis ömrüne ve büyük termal genleşme katsayısına sahip dökme demir veya karbon çeliği malzemelerde kullanılıyordu. Silikon levhaların işlenmesi sürecinde, özellikle yüksek hızda taşlama veya cilalama sırasında, taşlama diskinin aşınması ve termal deformasyonu nedeniyle silikon levhaların düzlüğünün ve paralelliğinin sağlanması zordur. Silisyum karbür seramik aşınmaya dayanıklı malzemelerin geliştirilmesi ve sinterleme işleminin gelişmesiyle birlikte, dökme demir ve karbon çeliği taşlama diski yavaş yavaş silisyum karbür taşlama diski ile değiştirilir, yüksek sertliği, düşük aşınma özellikleri ve silikon gofret ile temel olarak aynı termal genleşme katsayısı, yüksek hızlı taşlama parlatma işleminde uygulamanın olağanüstü avantajları vardır.

Isıl işlem ve diğer işlemler

Gofret üretimi, ısıl işlem ekipmanının reaksiyon odasındaki işlemler ve parçalar arasında gofretleri taşımak için kullanılan silikon karbür seramik kollar dahil olmak üzere esas olarak silikon karbür seramik ürünlerde yer alan oksidasyon, difüzyon, tavlama, alaşım ve diğer ısıl işlem proseslerinden ayrılamaz.

· Seramik kol

Silikon levhaların üretiminde, yüksek sıcaklıkta ısıl işleme tabi tutulması gerekir ve yarı iletken levhaları hareket ettirmek, taşımak ve konumlandırmak için sıklıkla mekanik bir kol kullanılır. Yarı iletken levhaların taşıma sürecinde temiz ve hızlı olması gerektiğinden ve çoğu işlem vakumda, yüksek sıcaklıkta ve aşındırıcı gaz ortamında gerçekleştirildiğinden, yüksek mekanik dayanıma, korozyon direncine, yüksek sıcaklık direncine, aşınma direncine, yüksek özelliklere sahip olmaları gerekir. sertlik, yalıtım vb. Alümina ile karşılaştırıldığında silisyum karbür seramik kol bu gereksinimleri daha iyi karşılayabilir, ancak yüksek fiyat ve zor işleme eksiklikleri, uygulamasını bir dereceye kadar kısıtlamaktadır.

· Reaksiyon odasındaki bileşenler

Isıl işlem prosesinde kullanılan yarı iletken ekipmanlarda oksidasyon fırınları (yatay fırınlar ve dikey fırınlar olarak ikiye ayrılır), hızlı ısıl işlem (RTP, RapidThermalProcessing) ekipmanları vb. bulunur. Yüksek çalışma sıcaklığı nedeniyle bileşenlerin performans gereksinimleri, reaksiyon odası da yüksektir. Yüksek saflıkta sinterlenmiş silisyum karbür parçalar, yüksek mukavemet, yüksek sertlik, yüksek elastik modül, yüksek özgül sertlik, yüksek ısı iletkenliği, düşük ısıl genleşme katsayısı vb. özelliklere sahiptir ve entegre devre ısıl işleminin reaksiyon odasında vazgeçilmez parçalardır. teçhizat. Temel olarak dikey tekne (VerticalBoat), Pedestal (Pedestal), LinerTubes (LinerTubes), iç tüpler (InnerTubes) ve ısı yalıtım BafflePlate'leri içerir.

Şu anda, yarı iletken ekipmanlara yönelik yüksek saflıkta sinterlenmiş silisyum karbür pazarının pazar payının çoğuna çoğunlukla Japonya Kyokera Grubu ve Amerika Birleşik Devletleri Quastai gibi yabancı şirketler hakimdir. Uzun vadeli teknolojik birikim ve yenilik sayesinde, yalnızca eksiksiz bir ürün yelpazesi geliştirmekle kalmayıp, aynı zamanda malzeme özellikleri, hassasiyet ve karmaşık yapının işleme teknolojisi de endüstri lideri seviyeye ulaştı. Fotolitografi makinesi, plazma dağlama ekipmanı, film biriktirme ekipmanı ve iyon implantasyon ekipmanı gibi entegre devre çekirdek ekipmanı için özel bileşenler sağlayabilir. Buna karşılık Çin, yarı iletken ekipmanlar için sinterlenmiş silisyum karbür parçaların araştırma, geliştirme ve uygulamasına geç başladı ve yüksek hassasiyetli, büyük boyutlu, hafif ve özel yapılara sahip sinterlenmiş silisyum karbür parçaların hazırlanması alanında hala teknik darboğazlar ve zorluklarla karşı karşıyadır (içi boş, kapalı hücre gibi).

Hafif gravür işlemi

Fotolitografi esas olarak, ışık kaynağı tarafından yayılan ışık ışınını odaklamak ve devre deseninin açığa çıkmasını sağlamak ve doğruluğu entegre devrenin performansını ve verimini doğrudan belirleyen sonraki gravürü kolaylaştırmak için onu silikon levha üzerine yansıtmak için bir optik sistem kullanır. Çip üretimi için en iyi ekipmanlardan biri olan litografi makinesi 100.000'e kadar parça içerir ve devrenin performansını ve doğruluğunu sağlamak için litografi sistemindeki hem optik bileşenler hem de bileşenlerin hassasiyeti son derece yüksek gereksinimlere sahiptir. . Silisyum karbür seramiklerin uygulanması esas olarak şunları içerir: iş parçası tablası, seramik kare ayna vb.

· İş parçası tablası

Litografik makine masası esas olarak levhayı taşır ve pozlama hareketini tamamlar. Bu süreçte, silikon levha ve iş parçası tablasının her pozlamadan önce hizalanması gerekir ve ardından ışık maskesi ile iş parçası tablası, grafiklerin doğru bir şekilde kopyalanması için ışık maskesi ile silikon levhanın hizalanmasını sağlamak üzere hizalanır. Yüksek hızlı, pürüzsüz ve yüksek hareket hassasiyetli nano ölçekli ultra hassas otomatik kontrol elde etmek için iş parçası tablasını gerektiren litografi yapılması gereken alana. Bu kontrol amacına ulaşmak için, hareket ataletini azaltmak, motor yükünü azaltmak için genellikle hafif ve son derece yüksek boyutsal stabiliteye sahip, düşük termal genleşme katsayısına sahip ve deformasyon üretmesi kolay olmayan litografik iş parçası tablası kullanılır. ve hareket verimliliğini, konumlandırma doğruluğunu ve stabilitesini artırın.

· Seramik kare ayna

Litografi makinesinin temel teknolojilerinden biri, iş parçası tablasının ve maske tablasının senkronize hareket kontrolüdür; bunun hassasiyeti, litografi makinesinin litografi doğruluğunu ve verimini doğrudan etkiler. Ölçüm sistemi öncelikle ölçüm ışınını iş parçası tablasının yan tarafındaki kare aynaya göndermek için interferometreyi kullanır ve daha sonra bunu interferometrenin alıcısına geri yansıtır. İş parçası tablasının konum değişikliği Doppler prensibi ile hesaplanır ve iş parçası tablası ile maske tablasının senkronize hareketinin sağlanması için gerçek zamanlı olarak hareket kontrol sistemine geri beslenir. Silisyum karbür seramikler hafif özelliklere sahiptir, seramik kare ayna kullanım gereksinimlerini karşılayabilir, ancak bu tür silisyum karbür seramik parçaların hazırlanması daha zordur, mevcut uluslararası ana entegre devre ekipmanı üreticileri çoğunlukla cam seramik, kordiyerit ve kordiyerit kullanır. diğer materyaller. Bununla birlikte, teknolojinin ilerlemesiyle birlikte, Çin Genel Yapı Malzemeleri Bilimi ve Araştırma Enstitüsü'nden uzmanlar, büyük boyutlu, karmaşık şekilli, son derece hafif, tamamen kapalı silisyum karbür seramik kare aynaların ve diğer yapısal ve işlevsel optik bileşenlerin hazırlanmasını gerçekleştirdi. litografi makineleri.

· Işık maskesi filmi

Işık maskesi aynı zamanda ışık maskesi olarak da bilinir; ana rol, ışığı maskeden iletmek ve ışığa duyarlı malzeme üzerinde bir desen oluşturmaktır. Ancak EUV ışığı maske üzerinde parladığında ısı yayar ve sıcaklık 600 ile 1.000 santigrat derece arasına çıkabilir ve bu da termal hasara neden olabilir. Bu nedenle genellikle ışığın üzerine bir silisyum karbür film yerleştirmek gerekir. Şu anda ASML gibi birçok yabancı firma, kullanımda olan maskenin temizliğini ve muayenesini azaltmak, EUV litografi makinelerinin verimliliğini ve ürün verimini artırmak için %90'ın üzerinde ışık geçirgenliğine sahip filmler tedarik etmeye başladı.

Plazma aşındırma ve biriktirme

Yarı iletken imalatındaki aşındırma işlemi, levhayı bombardıman etmek için sıvı veya gazlı aşındırma maddeleri (florlu gazlar gibi) ile iyonize edilmiş plazmayı kullanır ve levha yüzeyinde istenen devre modeli kalana kadar istenmeyen malzemeleri seçici olarak çıkarır. İnce film biriktirme, yalıtım malzemelerini tekrar tekrar istiflemek ve ince bir film oluşturmak için her bir metal katmanını kaplamak için biriktirme yöntemini kullanan ters aşındırma işlemine benzer. Bu iki proses aynı zamanda boşluk ve bileşenlerde korozyona neden olması kolay olan plazma teknolojisini ve diğer teknolojileri de kullandığından, ekipmandaki bileşenlerin iyi plazma direnci özelliklerine ve flor içeren dağlanmış gazlara karşı düşük reaktiviteye ve düşük iletkenliğe sahip olması gerekir.

Odaklama halkaları gibi geleneksel aşındırma ve biriktirme ekipmanı bileşenleri silikon veya kuvars gibi malzemelerden yapılır. Bununla birlikte, entegre devre minyatürleştirmesinin ilerlemesiyle birlikte, aşındırma işlemi için entegre devre üretiminin talebi ve önemi artıyor ve silikon levhaları mikroskobik düzeyde hassas bir şekilde aşındırmak için yüksek enerjili plazmanın kullanılması gerekiyor, bu da elde etme olanağı sağlıyor. daha küçük çizgi genişlikleri ve daha karmaşık ekipman yapıları. Bu nedenle mükemmel fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip kimyasal buhar biriktirme (CVD) silisyum karbür. Ve yüksek saflık, yüksek tekdüzelik vb. giderek aşındırma, biriktirme ekipmanı kaplama malzemelerinin ilk tercihi haline geldi. Şu anda, aşındırma ekipmanındaki CVD silisyum karbür parçaları arasında odaklama halkaları, gaz püskürtme kafaları, paletler, kenar halkaları vb. yer almaktadır. Biriktirme ekipmanında hazne kapağı, boşluk astarı, SiC kaplı grafit taban vb. bulunmaktadır.

CVD silisyum karbürün klor ve flor aşındırma gazlarına karşı düşük reaktivitesi ve iletkenliği nedeniyle halkaları ve plazma aşındırma ekipmanının diğer bileşenlerini odaklamak için ideal bir malzemedir. Dağlama ekipmanındaki CVD silisyum karbür parçaları arasında odaklama halkası, gaz püskürtme başlığı, palet, kenar halkası vb. yer alır. Odaklama halkasını örnek olarak alırsak, odaklama halkası levhanın dışına doğrudan temas halinde yerleştirilen önemli bir parçadır. Plaka ile, halka içinden geçen plazmayı odaklamak için halkaya bir voltaj uygulayarak, böylece işlemenin homojenliğini geliştirmek için plazmayı plaka üzerinde odaklayarak. Geleneksel odaklama halkaları silikon veya kuvarstan yapılır. Entegre devre minyatürleştirmesinin ilerlemesiyle birlikte, aşındırma işlemi için entegre devre üretiminin talebi ve önemi artıyor ve aşındırma plazmasının gücü ve enerjisi artmaya devam ediyor, özellikle kapasitif bağlı (CCP) plazma aşındırma ekipmanında gereken plazma enerjisi daha yüksek . Bu nedenle silisyum karbür malzemelerden hazırlanan odaklama halkalarının kullanım oranı giderek artmaktadır.

Fountyl Technologies PTE Ltd, yarı iletken imalat endüstrisine odaklanmaktadır; ana ürünler şunlardır: Pim aynası, gözenekli seramik ayna, seramik uç efektör, seramik kare kiriş, seramik mil, iletişim ve müzakereye hoş geldiniz！