उच्च-शुद्धता CVD जाड SiC: सामग्रीच्या वाढीसाठी प्रक्रिया अंतर्दृष्टी

1. परंपरागतCVD SiCपदच्युती प्रक्रिया

SiC कोटिंग्ज जमा करण्यासाठी मानक CVD प्रक्रियेमध्ये काळजीपूर्वक नियंत्रित चरणांची मालिका समाविष्ट आहे:

गरम करणे:CVD भट्टी 100-160°C दरम्यान तापमानाला गरम केली जाते.

सब्सट्रेट लोडिंग:ग्रेफाइट सब्सट्रेट (मँडरेल) डिपॉझिशन चेंबरमध्ये फिरत असलेल्या प्लॅटफॉर्मवर ठेवला जातो.

व्हॅक्यूम आणि शुद्धीकरण:चेंबर रिकामे केले जाते आणि आर्गॉन (एआर) वायूने ​​अनेक चक्रांमध्ये शुद्ध केले जाते.

हीटिंग आणि प्रेशर कंट्रोल:चेंबर सतत व्हॅक्यूम अंतर्गत डिपॉझिशन तापमानात गरम केले जाते. इच्छित तापमानापर्यंत पोहोचल्यानंतर, 40-60 kPa चा दाब प्राप्त करण्यासाठी Ar वायूचा परिचय करण्यापूर्वी होल्डिंग टाइम राखला जातो. त्यानंतर चेंबर पुन्हा रिकामे केले जाते.

पूर्ववर्ती वायू परिचय:हायड्रोजन (H2), आर्गॉन (एआर), आणि हायड्रोकार्बन वायू (अल्केन) यांचे मिश्रण प्रीहीटिंग चेंबरमध्ये क्लोरोसिलेन प्रिकर्सर (सामान्यत: सिलिकॉन टेट्राक्लोराईड, SiCl4) सोबत आणले जाते. परिणामी गॅस मिश्रण नंतर प्रतिक्रिया चेंबरमध्ये दिले जाते.

जमा करणे आणि थंड करणे:डिपॉझिशन पूर्ण झाल्यावर, H2, क्लोरोसिलेन आणि अल्केन प्रवाह थांबविला जातो. थंड करताना चेंबर शुद्ध करण्यासाठी आर्गॉनचा प्रवाह राखला जातो. शेवटी, चेंबरला वातावरणाच्या दाबावर आणले जाते, उघडले जाते आणि SiC-लेपित ग्रेफाइट सब्सट्रेट काढून टाकले जाते.

2. जाड च्या अनुप्रयोगCVD SiCस्तर

1 मिमी पेक्षा जास्त जाडी असलेल्या उच्च-घनता SiC स्तरांमध्ये गंभीर अनुप्रयोग आढळतात:

सेमीकंडक्टर उत्पादन:इंटिग्रेटेड सर्किट फॅब्रिकेशनसाठी ड्राय इच सिस्टममध्ये फोकस रिंग्स (FR) म्हणून.

ऑप्टिक्स आणि एरोस्पेस:ऑप्टिकल मिरर आणि स्पेसक्राफ्ट विंडोमध्ये उच्च-पारदर्शक SiC स्तरांचा वापर केला जातो.

हे ऍप्लिकेशन्स उच्च-कार्यक्षमता सामग्रीची मागणी करतात, ज्यामुळे जाड SiC हे महत्त्वपूर्ण आर्थिक क्षमता असलेले उच्च-मूल्य उत्पादन बनते.

3. सेमीकंडक्टर-ग्रेडसाठी लक्ष्य वैशिष्ट्येCVD SiC

CVD SiCसेमीकंडक्टर ऍप्लिकेशन्ससाठी, विशेषत: फोकस रिंगसाठी, कठोर सामग्री गुणधर्म आवश्यक आहेत:

उच्च शुद्धता:पॉलीक्रिस्टलाइन SiC ची शुद्धता पातळी 99.9999% (6N) आहे.

उच्च घनता: A dense, pore-free microstructure is essential.

उच्च थर्मल चालकता:सैद्धांतिक मूल्ये 490 W/m·K पर्यंत पोहोचतात, व्यावहारिक मूल्ये 200-400 W/m·K पर्यंत असतात.

नियंत्रित विद्युत प्रतिरोधकता:0.01-500 Ω.cm मधील मूल्ये इष्ट आहेत.

प्लाझ्मा प्रतिरोध आणि रासायनिक जडत्व:आक्रमक कोरीव वातावरणाचा सामना करण्यासाठी गंभीर.

उच्च कडकपणा:SiC च्या अंतर्निहित कडकपणासाठी (~3000 kg/mm2) विशेष मशीनिंग तंत्र आवश्यक आहे.

घन पॉलीक्रिस्टलाइन रचना:प्रबळ (111) क्रिस्टलोग्राफिक अभिमुखतेसह प्राधान्य देणारी 3C-SiC (β-SiC) इच्छित आहे.

4. 3C-SiC जाड चित्रपटांसाठी CVD प्रक्रिया

फोकस रिंगसाठी जाड 3C-SiC फिल्म्स जमा करण्यासाठी पसंतीची पद्धत CVD आहे, खालील पॅरामीटर्स वापरून:

पूर्ववर्ती निवड:मेथिल्ट्रिक्लोरोसिलेन (MTS) सामान्यतः वापरले जाते, स्टोइचिओमेट्रिक डिपॉझिशनसाठी 1:1 Si/C मोलर रेशो देते. तथापि, काही उत्पादक प्लाझ्मा प्रतिकार वाढविण्यासाठी Si:C गुणोत्तर (1:1.1 ते 1:1.4) अनुकूल करतात, संभाव्यत: धान्य आकार वितरण आणि प्राधान्यीकृत अभिमुखता प्रभावित करतात.

वाहक गॅस:हायड्रोजन (H2) क्लोरीन-युक्त प्रजातींवर प्रतिक्रिया देते, तर आर्गॉन (Ar) MTS साठी वाहक वायू म्हणून कार्य करते आणि जमा होण्याचे प्रमाण नियंत्रित करण्यासाठी गॅस मिश्रण पातळ करते.

5. फोकस रिंग अनुप्रयोगांसाठी CVD प्रणाली

फोकस रिंगसाठी 3C-SiC जमा करण्यासाठी ठराविक CVD प्रणालीचे योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व सादर केले आहे. तथापि, तपशीलवार उत्पादन प्रणाली सहसा सानुकूल-डिझाइन केलेल्या आणि मालकीच्या असतात.

6. निष्कर्ष

CVD द्वारे उच्च-शुद्धता, जाड SiC थरांचे उत्पादन ही एक जटिल प्रक्रिया आहे ज्यासाठी असंख्य पॅरामीटर्सवर अचूक नियंत्रण आवश्यक आहे. या उच्च-कार्यक्षमता सामग्रीची मागणी सतत वाढत असल्याने, चालू असलेले संशोधन आणि विकास प्रयत्न पुढील पिढीतील सेमीकंडक्टर फॅब्रिकेशन आणि इतर मागणी असलेल्या अनुप्रयोगांच्या कठोर आवश्यकता पूर्ण करण्यासाठी CVD तंत्र ऑप्टिमाइझ करण्यावर लक्ष केंद्रित करतात.**