Графитни прстени обложени со пиролитички јаглерод (PyC): Подобрување на сигурноста во производството на полупроводници со високи температури

Притисокот за поголеми обланди, сè поголеми густини на моќност и покомплексни процесни секвенци поставува невидени барања за материјалите што се користат во опремата за производство на полупроводници. Компонентите што се сместени во реакторите и термалните системи сега треба да издржат екстремни температури, агресивни хемиски атмосфери и повторен термички циклус - сето тоа додека се одржуваат тесни димензионални толеранции и практично не се ослободуваат загадувачи.

Помеѓу напредните решенија за материјали кои се појавија за да се справат со овие предизвици, графитните прстени обложени со пиролитички јаглерод (PyC) добија особено силна основа. Тие сега се широко специфицирани за раст на кристалите на силициум карбид, епитаксијално таложење, CVD процеси и други термички третмани со висока температура. Во Vetek Semiconductor, ги фокусиравме нашите напори за истражување и развој на технологиите за обложување со пиролитички јаглерод што им помага на фабриките да постигнат постабилни процеси, подолг век на траење и пониски вкупни оперативни трошоци.

Зошто незаштитениот графит не успева во денешните процеси?

Графитот долго време е работен материјал за полупроводнички топлински системи, благодарение на неговата добра топлинска спроводливост, малата тежина и способноста да се справи со екстремно високи температури. Но, голиот графит, сам по себе, повеќе не го сече за многу од денешните напредни процеси.

Земете, на пример, раст на кристалот на SiC PVT, епитаксијата на MOCVD, таложење на CVD, чекори на дифузија и оксидација или жарење на висока температура. Во секоја од нив, графитните компоненти рутински се изложени на услови кои вклучуваат температури над 1500°C, водород, амонијак, гасови кои содржат хлор и чести термички циклуси нагоре и надолу. Со текот на времето, нетретираниот графит почнува да покажува површинска ерозија, опаѓање на честички, хемиски напад, деградирана топлинска униформност и значително пократок работен век. Дури и ситните честички генерирани за време на обработката можат да слетаат на наполитанки и да му наштетат на приносот.

Токму затоа напредната заштита на површината стана дел од модерното производство на полупроводници за кој не може да се преговара.

Што всушност е пиролитички јаглероден слој?

Пиролитичката јаглеродна обвивка се произведува со помош на специјализирана рута за хемиско таложење на пареа (CVD), во која густ, високо нареден јаглероден слој се депонира на графитна подлога со висока чистота. Она што го издвојува PyC од конвенционалните јаглеродни облоги е неговата добро уредена микроструктура, што се претвора во исклучителни термички, механички и хемиски перформанси.

Во Vetek Semiconductor, нашите пиролитички јаглеродни облоги се дизајнирани да испорачаат неколку практични придобивки:

• Висока чистота - вкупните нечистотии се чуваат под 20 ppm, со одлична гаснепропустливост, што го прави слојот погоден за ултра чисти полупроводнички средини.
• Извонредна термичка стабилност - облогата останува стабилна при ултра високи температури; всушност, неговата механичка сила всушност се зголемува со зголемувањето на температурата, со врвни перформанси околу 2750°C и точка на сублимација до 3600°C.
• Одлична отпорност на термички удар – благодарение на нискиот коефициент на термичка експанзија, високата топлинска спроводливост и нискиот модул на еластичност, PyC одлично се спротивставува на брзите температурни промени.
• Широка хемиска стабилност - отпорен е на киселини, алкалии, соли, органски реагенси, па дури и на стопени метали.
• Ултра ниско испуштање гасови - на околу 1800°C, PyC може да одржува вакуумско ниво од приближно 10-7 mmHg без значително ослободување гас.

Сите овие карактеристики го прават графитот обложен со PyC сигурен избор за најтешките полупроводнички апликации.

Каде најмногу се користат прстените обложени со пиролитички јаглерод?

1. Растење на SiC кристали со PVT

Физичкиот транспорт на пареа е веројатно еден од најсложените процеси во светот на полупроводниците, со типични работни температури во опсегот 2300-2500°C. Графитните прстени обложени со PyC вообичаено се користат во системи за термално поле, сензори, садници, топлински штитови и структурни потпори. Корисниците пријавуваат помал ризик од контаминација, поконзистентни термички полиња, подолг животен век на компонентите и постабилни услови за раст на кристалите. Во некои случаи, производителите забележале 15-20% поголема ефикасност на раст и принос на нафора над 90%.

2. Полупроводничка епитаксија (SiC и GaN)

За епитаксијален раст, температурната униформност низ обландата е апсолутно клучна за квалитетот на филмот. Графитните делови обложени со PyC помагаат да се создаде постабилно опкружување за раст преку обезбедување униформа дистрибуција на топлина и намалување на создавањето честички. Исплатата е подобра конзистентност на процесот, густина на дефекти до 0,05 дефекти/cm² и подобрена униформност од обланда во нафора, што директно се претвора во поголем принос на производството.

3. Високотемпературна дифузија и оксидација

Овие обложени прстени се исто така широко користени во дифузни печки, печки за оксидација и системи за жарење. Нивната силна отпорност на термички шок им овозможува да преживеат повторени циклуси на греење и ладење со минимална деградација. Во пракса, интервалите за одржување често може да се продолжат од три месеци до шест месеци, што ја зголемува достапноста на опремата и го намалува времето на застој.

Пиролитички јаглерод наспроти други технологии за обложување на полупроводници

Различни процеси бараат различни решенија за обложување, поради што Vetek Semiconductor нуди низа напредни технологии кои одговараат на специфичните работни средини.

CVD SiC облогата нуди чистота до 99,99999%, одлична хемиска отпорност, ниско создавање на честички и долг работен век. Најчесто се користи во SiC и GaN епитаксии, MOCVD реактори и PECVD системи.

CVD TaC облогата обезбедува супериорна отпорност на оксидација, одлична стабилност на висока температура и извонредна отпорност на абење, што го прави главен избор за раст на SiC со еден кристал и за производство на полупроводници од трета генерација.

Нудејќи повеќе опции за обложување, им овозможуваме на клиентите да го изберат најсоодветниот материјал за секој специфичен чекор во текот на нивниот процес.

Што носи Vetek Semiconductor на маса во однос на производството?

Производството на сигурни полупроводнички компоненти не се однесува само на напредни материјали - исто така зависи од прецизната обработка и ригорозната контрола на квалитетот. Vetek Semiconductor работи со интегрирана производствена платформа која опфаќа прочистување на материјалот, CNC прецизна обработка, пиролитички јаглероден слој, CVD SiC слој, CVD TaC слој и сеопфатна проверка.

Нашата прецизна обработка има димензионални толеранции до ±3μm и можеме да се справиме со сложени геометрии. Имаме и капацитет за обработка со големи димензии: компонентите до 2000 mm во дијаметар и 2000 mm во висина се во рамките на нашите можности. Целото производство се врши под строго управување со контаминација, следејќи ги протоколите за чистота од класа на полупроводници.

Нашите компоненти се дизајнирани да бидат замена за главни платформи за опрема, вклучувајќи ги и оние од Applied Materials, Lam Research, Veeco, Aixtron, ASM, TEL и LPE, така што клиентите можат да ги надградуваат без значителни модификации на опремата.

Долгорочната вредност на напредните премази

Намалувањето на вкупните трошоци за сопственост е приоритет во индустријата, а напредните технологии за обложување обезбедуваат мерливи приходи. Корисниците обично гледаат до 40% пониски трошоци за потрошен материјал, 15-20% поголема ефикасност на раст на кристалите, продолжени интервали за одржување, намалено време на работа на опремата, подобрен род на нафора и подолг работен век на компонентите.

Како што производството на полупроводници се движи кон поголеми SiC обланди, уреди со поголема моќност и сè попребирливи термички средини, површинското инженерство само ќе расте во важност. Графитните прстени обложени со пиролитички јаглерод, заедно со технологиите CVD SiC и CVD TaC, играат сè поцентрална улога во градењето поефикасни, сигурни и скалабилни системи за производство.

За Vetek Semiconductor

Vetek Semiconductor е специјализиран за напредни материјали и технологии за обложување за производство на полупроводници на висока температура. Нашето портфолио на производи вклучува облога од пиролитички јаглерод (PyC), слој CVD силикон карбид (SiC), слој CVD тантал карбид (TaC), компоненти од графит со висока чистота, цврсти CVD SiC компоненти и комплетни решенија за термичко поле. Со комбинирање на експертиза за науката за материјали, прецизно производство и длабоко знаење за процесот, обезбедуваме сигурни решенија за производство на полупроводници од следната генерација.