Seramik silikon karbida: bahan komponen ketepatan yang semakin diperlukan dalam proses pembuatan semikonduktor

Sebagai bahan seramik berstruktur dengan prestasi cemerlang, silikon karbida (SiC) mempunyai ciri-ciri ketumpatan tinggi, kekonduksian haba yang tinggi, kekuatan lenturan tinggi, modulus keanjalan tinggi, rintangan kakisan yang kuat, rintangan suhu tinggi, dan lain-lain. Ia tidak mudah untuk menghasilkan lenturan ubah bentuk tegasan dan terikan haba, dan boleh menyesuaikan diri dengan kakisan yang kuat dan persekitaran tindak balas suhu ultra tinggi wafer epitaxy, etsa dan pautan pembuatan lain. Oleh itu, ia telah digunakan secara meluas dalam proses pembuatan semikonduktor seperti pengisaran dan penggilap, rawatan haba epitaxial/pengoksidaan/penyebaran, litografi, pemendapan, etsa dan implantasi ion.

Proses mengisar

Apabila jongkong dipotong menjadi wafer, ia biasanya membentuk tepi yang tajam, dengan tepi, burr, sumbing, retak kecil atau kecacatan lain. Untuk mengelakkan pengaruh keretakan tepi pada kekuatan wafer, kerosakan pada kemasan permukaan wafer, dan membawa zarah pencemaran ke pasca proses, wafer perlu digilap dengan proses pengisaran, mengurangkan ketebalan wafer, meningkatkan keselarian permukaan wafer, dan menghapuskan kerosakan permukaan yang disebabkan oleh proses pemotongan wayar. Pada masa ini, kaedah yang paling biasa digunakan ialah menggunakan cakera pengisar untuk pengisaran dua sisi, dan untuk meningkatkan kualiti cakera pengisaran dengan meningkatkan proses pengisaran (bahan cakera pengisaran, tekanan pengisaran dan kelajuan pengisaran, dll.).

Pada masa lalu, cakera pengisaran kebanyakannya digunakan dalam besi tuang atau bahan keluli karbon, yang mempunyai hayat perkhidmatan yang pendek dan pekali pengembangan haba yang besar. Dalam proses pemprosesan wafer silikon, terutamanya apabila pengisaran atau penggilap berkelajuan tinggi, kerataan dan keselarian wafer silikon sukar dipastikan disebabkan oleh haus dan ubah bentuk haba cakera pengisaran. Dengan pembangunan bahan tahan haus seramik silikon karbida dan pembangunan proses pensinteran, besi tuang dan cakera pengisar keluli karbon secara beransur-ansur digantikan oleh cakera pengisar silikon karbida, kekerasannya yang tinggi, ciri haus yang rendah dan dengan wafer silikon pada dasarnya pengembangan haba yang sama. pekali, aplikasi dalam proses pengisaran pengisaran berkelajuan tinggi mempunyai kelebihan yang luar biasa.

Rawatan haba dan proses lain

Pengilangan wafer tidak boleh dipisahkan daripada pengoksidaan, resapan, penyepuhlindapan, aloi dan proses rawatan haba yang lain, terutamanya terlibat dalam produk seramik silikon karbida termasuk lengan seramik silikon karbida yang digunakan untuk mengangkut wafer antara proses dan bahagian dalam ruang tindak balas peralatan rawatan haba.

· Lengan seramik

Dalam pengeluaran wafer silikon, perlu menjalani rawatan haba suhu tinggi, dan lengan mekanikal sering digunakan untuk menggerakkan, mengangkut dan meletakkan wafer semikonduktor. Oleh kerana wafer semikonduktor dikehendaki bersih dan cepat dalam proses pengendalian, dan kebanyakan proses dijalankan dalam vakum, suhu tinggi dan persekitaran gas menghakis, mereka perlu mempunyai kekuatan mekanikal yang tinggi, rintangan kakisan, rintangan suhu tinggi, rintangan haus, tinggi. kekerasan, penebat dan sebagainya. Berbanding dengan alumina, lengan seramik silikon karbida boleh memenuhi keperluan ini dengan lebih baik, tetapi kekurangan harga tinggi dan pemprosesan yang sukar menyekat penggunaannya pada tahap tertentu.

· Komponen dalam kebuk tindak balas

Peralatan semikonduktor yang digunakan dalam proses rawatan haba mempunyai relau pengoksidaan (yang dibahagikan kepada relau mendatar dan relau menegak), peralatan rawatan haba pantas (RTP, RapidThermalProcessing), dll. Oleh kerana suhu operasi yang tinggi, keperluan prestasi komponen dalam ruang tindak balas juga tinggi. Bahagian silikon karbida tersinter ketulenan tinggi mempunyai ciri-ciri kekuatan tinggi, kekerasan tinggi, modulus keanjalan tinggi, kekakuan spesifik tinggi, kekonduksian haba yang tinggi, pekali pengembangan haba yang rendah, dan lain-lain, dan merupakan bahagian yang sangat diperlukan dalam ruang tindak balas rawatan haba litar bersepadu peralatan. Ia terutamanya termasuk bot menegak (VerticalBoat), Pedestal (Pedestal), LinerTubes (LinerTubes), tiub dalam (InnerTubes) dan BafflePlates penebat haba.

Pada masa ini, sebahagian besar bahagian pasaran pasaran silikon karbida tersinter ketulenan tinggi untuk peralatan semikonduktor dikuasai terutamanya oleh syarikat asing seperti Japan Kyokera Group dan Amerika Syarikat Quastai. Melalui pengumpulan dan inovasi teknologi jangka panjang, mereka telah membangunkan bukan sahaja rangkaian lengkap produk, tetapi juga teknologi pemprosesan sifat bahan, ketepatan dan struktur kompleks telah mencapai tahap peneraju industri. Ia boleh menyediakan komponen khas untuk peralatan teras litar bersepadu seperti mesin fotolitografi, peralatan etsa plasma, peralatan pemendapan filem dan peralatan implantasi ion. Sebaliknya, China bermula lewat dalam penyelidikan dan pembangunan serta aplikasi bahagian silikon karbida tersinter untuk peralatan semikonduktor, dan masih menghadapi kesesakan teknikal dan cabaran dalam bidang penyediaan bahagian silikon karbida tersinter dengan ketepatan tinggi, saiz besar, ringan dan struktur khas. (seperti sel berongga, tertutup).

Proses ukiran ringan

Fotolitografi terutamanya menggunakan sistem optik untuk memfokuskan pancaran cahaya yang dipancarkan oleh sumber cahaya dan menayangkannya pada wafer silikon untuk mencapai pendedahan corak litar dan memudahkan etsa berikutnya, yang ketepatannya secara langsung menentukan prestasi dan hasil litar bersepadu. Sebagai salah satu peralatan terbaik untuk pembuatan cip, mesin litografi mengandungi sehingga 100,000 bahagian, dan untuk memastikan prestasi dan ketepatan litar, kedua-dua komponen optik dan ketepatan komponen dalam sistem litografi mempunyai keperluan yang sangat tinggi. . Penggunaan seramik silikon karbida terutamanya termasuk: meja bahan kerja, cermin persegi seramik dan sebagainya.

· Meja bahan kerja

Meja mesin litografi terutamanya membawa wafer dan melengkapkan pergerakan pendedahan. Dalam proses ini, wafer silikon dan meja bahan kerja perlu diselaraskan sebelum setiap pendedahan, dan kemudian topeng cahaya dan meja bahan kerja diselaraskan untuk mencapai penjajaran topeng cahaya dan wafer silikon, supaya grafik disalin dengan tepat ke kawasan yang perlu dilitograf, yang memerlukan meja bahan kerja untuk mencapai kawalan automatik ultra-ketepatan skala nano berkelajuan tinggi, licin dan gerakan tinggi. Untuk mencapai tujuan kawalan ini, meja bahan kerja litografi biasanya digunakan dengan berat ringan dan kestabilan dimensi yang sangat tinggi, pekali pengembangan haba yang rendah, dan tidak mudah untuk menghasilkan ubah bentuk, untuk mengurangkan inersia gerakan, mengurangkan beban motor, dan meningkatkan kecekapan gerakan, ketepatan kedudukan dan kestabilan.

· Cermin persegi seramik

Salah satu teknologi utama mesin litografi ialah kawalan gerakan segerak meja bahan kerja dan meja topeng, yang ketepatannya secara langsung mempengaruhi ketepatan litografi dan hasil mesin litografi. Sistem pengukur mula-mula menggunakan interferometer untuk menghantar kejadian rasuk pengukur pada cermin segi empat sama di sisi meja bahan kerja, dan kemudian memantulkannya kembali kepada penerima interferometer. Perubahan kedudukan meja bahan kerja dikira dengan prinsip Doppler dan disalurkan semula kepada sistem kawalan gerakan dalam masa nyata untuk memastikan pergerakan segerak meja bahan kerja dan meja topeng. Seramik silikon karbida mempunyai ciri-ciri ringan, boleh memenuhi keperluan penggunaan cermin persegi seramik, tetapi penyediaan bahagian seramik silikon karbida tersebut lebih sukar, pengeluar peralatan litar bersepadu arus perdana antarabangsa semasa terutamanya menggunakan seramik kaca, cordierite dan bahan lain. Walau bagaimanapun, dengan kemajuan teknologi, pakar dari Institut Sains dan Penyelidikan Bahan Binaan China telah menyedari penyediaan bersaiz besar, bentuk kompleks, sangat ringan, cermin persegi seramik silikon karbida tertutup sepenuhnya dan komponen optik struktur dan berfungsi lain untuk mesin litografi.

· Filem topeng ringan

Topeng cahaya juga dikenali sebagai topeng cahaya, peranan utama adalah untuk menghantar cahaya melalui topeng dan membentuk corak pada bahan fotosensitif. Walau bagaimanapun, apabila lampu EUV memancar pada topeng, ia akan mengeluarkan haba, dan suhu mungkin meningkat antara 600 dan 1,000 darjah Celsius, yang boleh menyebabkan kerosakan haba. Oleh itu, ia biasanya perlu untuk mendepositkan filem silikon karbida pada lampu. Pada masa ini, banyak syarikat asing, seperti ASML, telah mula membekalkan filem dengan penghantaran cahaya lebih daripada 90% untuk mengurangkan pembersihan dan pemeriksaan topeng yang digunakan, dan untuk meningkatkan kecekapan dan hasil produk mesin litografi EUV.

Goresan dan pemendapan plasma

Proses etsa dalam pembuatan semikonduktor menggunakan plasma yang diionkan oleh pengukir cecair atau gas (seperti gas berfluorinasi) untuk membedil wafer, secara selektif mengeluarkan bahan yang tidak diingini sehingga corak litar yang dikehendaki dibiarkan pada permukaan wafer. Pemendapan filem nipis adalah serupa dengan proses etsa terbalik, yang menggunakan kaedah pemendapan untuk menyusun bahan penebat berulang kali dan menutup setiap lapisan logam untuk membentuk filem nipis. Oleh kerana kedua-dua proses ini juga menggunakan teknologi plasma dan teknologi lain yang mudah menyebabkan kakisan pada rongga dan komponen, komponen dalam peralatan dikehendaki mempunyai ciri rintangan plasma yang baik dan kereaktifan rendah dan kekonduksian rendah kepada gas terukir yang mengandungi fluorin.

Komponen peralatan etsa dan pemendapan tradisional, seperti cincin fokus, diperbuat daripada bahan seperti silikon atau kuarza. Walau bagaimanapun, dengan kemajuan pengecilan litar bersepadu, permintaan dan kepentingan pembuatan litar bersepadu untuk proses etsa semakin meningkat, dan adalah perlu untuk menggunakan plasma tenaga tinggi untuk mengetsa dengan tepat wafer silikon pada tahap mikroskopik, yang memberikan kemungkinan untuk mencapai lebar talian yang lebih kecil dan struktur peralatan yang lebih kompleks. Oleh itu, pemendapan wap kimia (CVD) silikon karbida dengan sifat fizikal dan kimia yang sangat baik. Dan ketulenan yang tinggi, keseragaman yang tinggi dan sebagainya secara beransur-ansur menjadi pilihan pertama etsa, bahan salutan peralatan pemendapan. Pada masa ini, bahagian karbida silikon CVD dalam peralatan etsa termasuk cincin pemfokus, kepala semburan gas, palet, cincin tepi, dll. Dalam peralatan pemendapan, terdapat penutup ruang, lapisan rongga, asas grafit bersalut SiC, dsb.

Disebabkan oleh kereaktifan dan kekonduksian rendah karbida silikon CVD kepada gas etsa klorin dan fluorin, ia adalah bahan yang sesuai untuk cincin fokus dan komponen lain peralatan etsa plasma. Bahagian karbida silikon CVD dalam peralatan etsa termasuk cincin pemfokus, kepala semburan gas, palet, cincin tepi, dsb. Mengambil cincin fokus sebagai contoh, cincin fokus ialah bahagian penting yang diletakkan di luar wafer, secara terus bersentuhan dengan wafer, dengan menggunakan voltan pada cincin untuk memfokuskan plasma yang melalui cincin, dengan itu memfokuskan plasma pada wafer untuk meningkatkan keseragaman pemprosesan. Cincin fokus tradisional diperbuat daripada silikon atau kuarza. Dengan kemajuan pengecilan litar bersepadu, permintaan dan kepentingan pembuatan litar bersepadu untuk proses etsa semakin meningkat, dan kuasa dan tenaga plasma etsa terus meningkat, terutamanya tenaga plasma yang diperlukan dalam peralatan etsa plasma berganding kapasitif (CCP) adalah lebih tinggi. . Oleh itu, kadar penggunaan cincin fokus yang disediakan oleh bahan silikon karbida semakin tinggi dan lebih tinggi.

Fountyl Technologies PTE Ltd, memberi tumpuan kepada industri pembuatan semikonduktor, produk utama termasuk: Pin chuck, poros ceramic chuck, seramik end effector, seramik square rasuk, seramik spindle, dialu-alukan untuk menghubungi dan rundingan！