حلقه های گرافیتی پوشش داده شده با کربن پیرولیتیک (PyC): بهبود قابلیت اطمینان در تولید نیمه هادی با دمای بالا

فشار برای ویفرهای بزرگتر، چگالی توان بالاتر، و توالی فرآیندهای پیچیده تر، تقاضاهای بی سابقه ای را برای مواد مورد استفاده در تجهیزات ساخت نیمه هادی ایجاد می کند. اجزایی که در داخل راکتورها و سیستم‌های حرارتی قرار دارند، اکنون باید دماهای شدید، اتمسفرهای شیمیایی تهاجمی و چرخه‌های حرارتی مکرر را تحمل کنند - همه اینها در حالی که تحمل‌های ابعادی محکمی دارند و عملاً هیچ آلاینده‌ای آزاد نمی‌کنند.

در میان راه‌حل‌های مواد پیشرفته‌ای که برای رویارویی با این چالش‌ها پدیدار شده‌اند، حلقه‌های گرافیتی پوشش‌داده‌شده با کربن پیرولیتیک (PyC) جایگاه ویژه‌ای پیدا کرده‌اند. آنها در حال حاضر به طور گسترده ای برای رشد کریستال کاربید سیلیکون، رسوب همپایی، فرآیندهای CVD، و سایر عملیات حرارتی با دمای بالا مشخص می شوند. در Vetek Semiconductor، ما تلاش‌های تحقیق و توسعه خود را بر روی فناوری‌های پوشش کربن پیرولیتیک متمرکز کرده‌ایم که به کارخانه‌ها کمک می‌کند تا فرآیندهای پایدارتر، طول عمر قطعات طولانی‌تر و هزینه‌های عملیاتی کلی کمتری داشته باشند.

چرا گرافیت محافظت نشده در فرآیندهای امروزی کوتاهی می کند؟

گرافیت به دلیل رسانایی حرارتی خوب، وزن کم و توانایی تحمل دماهای بسیار بالا، مدت‌هاست که ماده‌ای برای سیستم‌های حرارتی نیمه‌رسانا بوده است. اما گرافیت خالی به تنهایی دیگر آن را برای بسیاری از فرآیندهای پیشرفته امروزی برش نمی دهد.

به عنوان مثال، رشد کریستال SiC PVT، اپیتاکسی MOCVD، رسوب CVD، مراحل انتشار و اکسیداسیون، یا بازپخت در دمای بالا را در نظر بگیرید. در هر یک از اینها، اجزای گرافیت به طور معمول در معرض شرایطی قرار می گیرند که شامل دمای بالای 1500 درجه سانتیگراد، هیدروژن، آمونیاک، گازهای حاوی کلر و چرخه های حرارتی بالا و پایین می شود. با گذشت زمان، گرافیت تصفیه نشده شروع به نشان دادن فرسایش سطحی، ریزش ذرات، حمله شیمیایی، یکنواختی حرارتی تخریب شده و عمر مفید قابل توجهی کوتاه‌تر می‌کند. حتی ذرات ریز تولید شده در طول فرآوری می توانند روی ویفر فرود بیایند و به محصول آسیب بزنند.

دقیقاً به همین دلیل است که حفاظت از سطح پیشرفته به بخشی غیرقابل مذاکره در تولید نیمه هادی مدرن تبدیل شده است.

پوشش کربن پیرولیتیک در واقع چیست؟

پوشش کربن پیرولیتیک با استفاده از یک مسیر تخصصی رسوب بخار شیمیایی (CVD) تولید می‌شود که در آن یک لایه کربن متراکم و مرتب بر روی یک بستر گرافیت با خلوص بالا رسوب می‌کند. چیزی که PyC را از پوشش‌های کربنی معمولی متمایز می‌کند، ریزساختار منظم آن است که به عملکرد حرارتی، مکانیکی و شیمیایی استثنایی تبدیل می‌شود.

در Vetek Semiconductor، پوشش‌های کربن پیرولیتیک ما برای ارائه چندین مزیت عملی مهندسی شده‌اند:

• خلوص بالا - مجموع ناخالصی ها زیر 20ppm نگه داشته می شوند، با گاز تنگی عالی، که پوشش را برای محیط های نیمه هادی بسیار تمیز مناسب می کند.
• پایداری حرارتی فوق العاده - پوشش در دماهای فوق العاده بالا پایدار می ماند. در واقع، قدرت مکانیکی آن در واقع با افزایش دما افزایش می‌یابد، با حداکثر عملکرد در حدود 2750 درجه سانتیگراد و نقطه تصعید تا 3600 درجه سانتیگراد.
• مقاومت در برابر شوک حرارتی عالی – به لطف ضریب انبساط حرارتی پایین، هدایت حرارتی بالا و مدول الاستیک پایین، PyC به خوبی در برابر تغییرات سریع دما مقاومت می کند.
• پایداری شیمیایی گسترده - در برابر اسیدها، قلیایی ها، نمک ها، معرف های آلی و حتی فلزات مذاب مقاومت می کند.
• خروج گاز بسیار کم - در حدود 1800 درجه سانتیگراد، PyC می تواند سطح خلاء تقریباً 10-7 میلی متر جیوه را بدون انتشار گاز قابل توجه حفظ کند.

همه این ویژگی ها گرافیت پوشش داده شده با PyC را به یک انتخاب قابل اعتماد برای سخت ترین کاربردهای نیمه هادی تبدیل می کند.

حلقه‌های با پوشش کربن پیرولیتیک بیشتر در کجا استفاده می‌شوند؟

1. رشد کریستال SiC توسط PVT

انتقال بخار فیزیکی مسلماً یکی از سخت‌ترین فرآیندها در دنیای نیمه‌رساناها است که دمای معمولی آن در محدوده 2300-2500 درجه سانتی‌گراد است. حلقه‌های گرافیتی با پوشش PyC معمولاً در سیستم‌های میدان حرارتی، گیرنده‌ها، بوته‌ها، سپرهای حرارتی و تکیه‌گاه‌های ساختاری استفاده می‌شوند. کاربران خطر آلودگی کمتر، میدان‌های حرارتی سازگارتر، عمر قطعات بیشتر و شرایط رشد کریستال پایدارتر را گزارش می‌کنند. در برخی موارد، تولیدکنندگان بازده رشد 15 تا 20 درصد و بازده ویفر بالای 90 درصد را مشاهده کرده‌اند.

2. اپیتاکسی نیمه هادی (SiC و GaN)

برای رشد اپیتاکسیال، یکنواختی دما در سراسر ویفر برای کیفیت فیلم کاملاً حیاتی است. قطعات گرافیت با پوشش PyC با توزیع یکنواخت گرما و کاهش تولید ذرات به ایجاد محیط رشد پایدارتر کمک می‌کنند. بازده فرآیند سازگاری بهتر، تراکم عیوب کمتر از 0.05 نقص در سانتی متر مربع و بهبود یکنواختی ویفر به ویفر است که همه اینها مستقیماً به بازده تولید بالاتر ترجمه می شوند.

3. انتشار و اکسیداسیون در دمای بالا

این حلقه های پوشش داده شده همچنین به طور گسترده در کوره های انتشار، کوره های اکسیداسیون و سیستم های آنیل استفاده می شود. مقاومت قوی آنها در برابر شوک حرارتی به آنها اجازه می دهد تا در چرخه های مکرر گرمایش و سرمایش با حداقل تخریب زنده بمانند. در عمل، فواصل تعمیر و نگهداری اغلب می تواند از سه ماه به شش ماه افزایش یابد، که در دسترس بودن تجهیزات را افزایش می دهد و زمان خرابی را کاهش می دهد.

کربن پیرولیتیک در مقابل سایر فناوری های پوشش نیمه هادی

فرآیندهای مختلف نیاز به راه حل های پوشش متفاوت دارند، به همین دلیل است که Vetek Semiconductor طیف وسیعی از فناوری های پیشرفته را برای مطابقت با محیط های عملیاتی خاص ارائه می دهد.

پوشش CVD SiC خلوص تا 99.99999٪، مقاومت شیمیایی عالی، تولید ذرات کم و عمر طولانی را ارائه می دهد. معمولاً در اپیتاکسی SiC و GaN، راکتورهای MOCVD و سیستم‌های PECVD استفاده می‌شود.

پوشش CVD TaC مقاومت عالی در برابر اکسیداسیون، پایداری عالی در دمای بالا و مقاومت در برابر سایش فوق‌العاده را ارائه می‌کند و آن را به گزینه‌ای برای رشد تک کریستالی SiC و تولید نیمه‌رساناهای نسل سوم تبدیل می‌کند.

با ارائه گزینه‌های پوشش متعدد، مشتریان را قادر می‌سازیم تا مناسب‌ترین ماده را برای هر مرحله خاص در جریان فرآیند خود انتخاب کنند.

نیمه هادی Vetek از نظر ساخت چه چیزی را به میز آورده است؟

تولید قطعات نیمه هادی قابل اعتماد فقط مربوط به مواد پیشرفته نیست، بلکه به ماشینکاری دقیق و کنترل کیفیت دقیق نیز بستگی دارد. Vetek Semiconductor یک پلت فرم تولید یکپارچه را اجرا می کند که تصفیه مواد، ماشینکاری دقیق CNC، پوشش کربن پیرولیتیک، پوشش CVD SiC، پوشش CVD TaC و بازرسی جامع را پوشش می دهد.

ماشین‌کاری دقیق ما تحمل‌های ابعادی را تا ± 3μm نگه می‌دارد و می‌توانیم هندسه‌های پیچیده را مدیریت کنیم. ما همچنین ظرفیت پردازش بزرگی داریم: قطعات تا قطر 2000 میلی متر و ارتفاع 2000 میلی متر در توانایی ما هستند. تمام تولیدات تحت مدیریت دقیق آلودگی و به دنبال پروتکل های خلوص نیمه هادی انجام می شود.

اجزای ما به گونه‌ای طراحی شده‌اند که جایگزینی برای پلت‌فرم‌های تجهیزات اصلی، از جمله مواردی از Applied Materials، Lam Research، Veeco، Aixtron، ASM، TEL و LPE باشند، بنابراین مشتریان می‌توانند بدون تغییرات قابل توجه تجهیزات را ارتقا دهند.

ارزش طولانی مدت پوشش های پیشرفته

کاهش کل هزینه مالکیت یک اولویت در سراسر صنعت است و فناوری های پیشرفته پوشش بازده قابل اندازه گیری را ارائه می دهند. کاربران معمولا تا 40 درصد هزینه های مصرفی کمتر، 15 تا 20 درصد راندمان رشد کریستال بالاتر، فواصل نگهداری طولانی تر، کاهش زمان خرابی تجهیزات، بهبود عملکرد ویفر و عمر طولانی تر قطعات را مشاهده می کنند.

همانطور که تولید نیمه هادی به سمت ویفرهای SiC بزرگتر، دستگاه های با قدرت بالاتر و محیط های حرارتی هرچه بیشتر می رود، مهندسی سطح اهمیت بیشتری پیدا می کند. حلقه‌های گرافیتی با پوشش کربن پیرولیتیک، همراه با فن‌آوری‌های CVD SiC و CVD TaC، نقش محوری فزاینده‌ای در ساختن سیستم‌های تولید کارآمد، قابل اعتماد و مقیاس‌پذیر ایفا می‌کنند.

درباره نیمه هادی وتک

Vetek Semiconductor در مواد پیشرفته و فن آوری های پوشش برای تولید نیمه هادی در دمای بالا تخصص دارد. مجموعه محصولات ما شامل پوشش کربن پیرولیتیک (PyC)، پوشش CVD سیلیکون کاربید (SiC)، پوشش CVD تانتالم کاربید (TaC)، اجزای گرافیت با خلوص بالا، اجزای جامد CVD SiC و محلول‌های کامل میدان حرارتی است. با ترکیب تخصص علم مواد، ساخت دقیق و دانش فرآیند عمیق، ما راه حل های قابل اعتمادی برای تولید نیمه هادی های نسل بعدی ارائه می دهیم.