Графитни прстенови обложени пиролитичким угљеником (ПиЦ): побољшање поузданости у производњи полупроводника на високим температурама

Губитак за веће плочице, све веће густине снаге и сложеније процесне секвенце постављају захтеве без преседана за материјале који се користе у опреми за производњу полупроводника. Компоненте које се налазе унутар реактора и термичких система сада морају да издрже екстремне температуре, агресивне хемијске атмосфере и поновљене термичке циклусе—све уз одржавање чврстих толеранција димензија и не испуштајући практично никакве загађиваче.

Међу напредним материјалним решењима која су се појавила да одговоре на ове изазове, графитни прстенови обложени пиролитичким угљеником (ПиЦ) су стекли посебно снажно упориште. Сада су широко специфицирани за раст кристала силицијум карбида, епитаксијално таложење, ЦВД процесе и друге термичке третмане на високим температурама. У Ветек Семицондуцтор-у, фокусирали смо своје напоре у истраживању и развоју на технологије превлаке од пиролитичког угљеника које помажу фабрикама да постигну стабилније процесе, дужи век трајања делова и ниже укупне оперативне трошкове.

Зашто незаштићени графит недостаје у данашњим процесима?

Графит је дуго био радни материјал за полупроводничке термичке системе, захваљујући својој доброј топлотној проводљивости, малој тежини и способности да поднесе екстремно високе температуре. Али голи графит, сам по себи, више га не сече за многе данашње напредне процесе.

Узмимо, на пример, раст СиЦ ПВТ кристала, МОЦВД епитаксију, ЦВД таложење, кораке дифузије и оксидације или жарење на високој температури. У сваком од њих, графитне компоненте су рутински изложене условима који укључују температуре изнад 1500°Ц, водоник, амонијак, гасове који садрже хлор и честе термалне циклусе горе-доле. Временом, необрађени графит почиње да показује површинску ерозију, осипање честица, хемијски напад, деградирану термичку униформност и приметно краћи век трајања. Чак и ситне честице настале током обраде могу пасти на плочице и оштетити принос.

Управо због тога је напредна површинска заштита постала део савремене производње полупроводника о којем се не може преговарати.

Шта је заправо пиролитичка карбонска облога?

Пиролитички угљенични премаз се производи коришћењем специјализованог пута хемијског таложења паре (ЦВД), у коме се густи, високо уређени угљенични слој наноси на графитну подлогу високе чистоће. Оно што ПиЦ издваја од конвенционалних угљеничних премаза је његова добро уређена микроструктура, која се преводи у изузетне термичке, механичке и хемијске перформансе.

У Ветек Семицондуцтор-у, наши премази од пиролитичког угљеника су пројектовани да пруже неколико практичних предности:

• Висока чистоћа – укупне нечистоће се одржавају испод 20ппм, уз одличну гасопропусност, чинећи премаз погодним за ултра чиста окружења полупроводника.
• Изузетна термичка стабилност – премаз остаје стабилан на ултра високим температурама; у ствари, његова механичка чврстоћа се заправо повећава како температура расте, са вршним перформансама око 2750°Ц и тачком сублимације до 3600°Ц.
• Одлична отпорност на топлотни удар – захваљујући ниском коефицијенту топлотног ширења, високој топлотној проводљивости и ниском модулу еластичности, ПиЦ веома добро подноси брзе промене температуре.
• Широка хемијска стабилност – отпоран је на киселине, алкалије, соли, органске реагенсе, па чак и на растопљене метале.
• Ултра-ниско испуштање гасова – на око 1800°Ц, ПиЦ може да одржи ниво вакуума од отприлике 10⁻⁷ммХг без значајног ослобађања гаса.

Све ове карактеристике чине графит обложен ПиЦ поузданим избором за најтеже примене полупроводника.

Где се прстенови обложени пиролитичким угљеником највише користе?

1. Раст кристала СиЦ помоћу ПВТ

Физички транспорт паре је вероватно један од најзахтевнијих процеса у свету полупроводника, са типичним радним температурама у опсегу од 2300-2500°Ц. ПиЦ-обложени графитни прстенови се обично користе у системима термичких поља, пријемницима, лонцима, топлотним штитовима и структуралним носачима. Корисници пријављују мањи ризик од контаминације, конзистентнија термичка поља, дужи животни век компоненти и стабилније услове раста кристала. У неким случајевима, произвођачи су видели 15-20% већу ефикасност раста и приносе плочице изнад 90%.

2. Полупроводничка епитаксија (СиЦ и ГаН)

За епитаксијални раст, уједначеност температуре на плочи је апсолутно критична за квалитет филма. Графитни делови обложени ПиЦ-ом помажу у стварању стабилнијег окружења за раст испоручујући уједначену дистрибуцију топлоте и смањујући стварање честица. Исплата је боља конзистентност процеса, густина дефеката од само 0,05 дефекта/цм² и побољшана униформност плочице и плочице, а све то директно доводи до већег приноса производње.

3. Високотемпературна дифузија и оксидација

Ови обложени прстенови се такође широко користе у дифузионим пећима, оксидационим пећима и системима за жарење. Њихова јака отпорност на топлотни удар омогућава им да преживе поновљене циклусе грејања и хлађења уз минималну деградацију. У пракси, интервали одржавања се често могу продужити са три месеца на шест месеци, што повећава доступност опреме и смањује време застоја.

Пиролитички угљеник у односу на друге технологије превлаке полупроводника

Различити процеси захтевају различита решења за премазивање, због чега Ветек Семицондуцтор нуди низ напредних технологија које одговарају специфичним радним окружењима.

ЦВД СиЦ премаз нуди чистоћу до 99,99999%, одличну хемијску отпорност, ниско стварање честица и дуг радни век. Обично се користи у СиЦ и ГаН епитаксији, МОЦВД реакторима и ПЕЦВД системима.

ЦВД ТаЦ премаз пружа супериорну отпорност на оксидацију, одличну стабилност при високим температурама и изузетну отпорност на хабање, што га чини избором за раст монокристала СиЦ и производњу полупроводника треће генерације.

Нудећи више опција премаза, омогућавамо купцима да одаберу најприкладнији материјал за сваки одређени корак у току процеса.

Шта Ветек Семицондуцтор доноси на сто у смислу производње?

Производња поузданих полупроводничких компоненти се не односи само на напредне материјале – она такође зависи од прецизне машинске обраде и ригорозне контроле квалитета. Ветек Семицондуцтор управља интегрисаном производном платформом која покрива пречишћавање материјала, ЦНЦ прецизну машинску обраду, премаз од пиролитичког угљеника, ЦВД СиЦ премаз, ЦВД ТаЦ премаз и свеобухватну инспекцију.

Наша прецизна обрада држи толеранције димензија до ±3μм и можемо да обрађујемо сложене геометрије. Такође имамо капацитет обраде великих димензија: компоненте до 2000 мм у пречнику и 2000 мм у висини су у нашим могућностима. Сва производња се одвија под стриктним управљањем контаминацијом, пратећи протоколе чистоће за полупроводнике.

Наше компоненте су дизајниране да буду замене за главне платформе опреме, укључујући оне од Апплиед Материалс, Лам Ресеарцх, Веецо, Аиктрон, АСМ, ТЕЛ и ЛПЕ, тако да купци могу да надограде без значајних модификација опреме.

Дугорочна вредност напредних премаза

Смањење укупних трошкова власништва је приоритет у целој индустрији, а напредне технологије премаза дају мерљив повраћај. Корисници обично виде до 40% ниже трошкове потрошног материјала, 15-20% већу ефикасност раста кристала, продужене интервале одржавања, смањено време застоја опреме, побољшани принос плочице и дужи радни век компоненти.

Како се производња полупроводника креће ка већим СиЦ плочицама, уређајима веће снаге и све захтевнијим термичким окружењима, површински инжењеринг ће само расти на важности. Графитни прстенови обложени пиролитичким угљеником, заједно са ЦВД СиЦ и ЦВД ТаЦ технологијама, играју све важнију улогу у изградњи ефикаснијих, поузданијих и скалабилних производних система.

О Ветек Семицондуцтор-у

Ветек Семицондуцтор је специјализован за напредне материјале и технологије премаза за производњу полупроводника на високим температурама. Наш портфолио производа укључује премаз од пиролитичког угљеника (ПиЦ), премаз ЦВД силицијум карбида (СиЦ), премаз ЦВД тантал карбида (ТаЦ), компоненте графита високе чистоће, чврсте ЦВД СиЦ компоненте и комплетна решења за термичка поља. Комбиновањем стручности у области науке о материјалима, прецизне производње и дубоког знања о процесима, ми пружамо поуздана решења за производњу полупроводника следеће генерације.