Explicación detallada de la tecnología de proceso Semiconductor CVD SiC (Parte I)

I. Descripción general de la tecnología del proceso de deposición química de vapor (CVD) de carburo de silicio (Sic)

Antes de analizar la tecnología del proceso de deposición química de vapor (CVD) de carburo de silicio (Sic), primero revisemos algunos conocimientos básicos sobre la "deposición química de vapor".

La deposición química de vapor (CVD) es una técnica comúnmente utilizada para preparar diversos recubrimientos. Implica depositar reactivos gaseosos sobre la superficie de un sustrato en condiciones de reacción apropiadas para formar una película o recubrimiento delgado y uniforme.

Carburo de silicio CVD (Sic)Es un proceso de deposición al vacío que se utiliza para producir materiales sólidos de alta pureza. Este proceso se utiliza frecuentemente en la fabricación de semiconductores para formar películas delgadas sobre superficies de obleas. En el proceso CVD para preparar carburo de silicio (Sic), el sustrato se expone a uno o más precursores volátiles. Estos precursores sufren una reacción química en la superficie del sustrato, depositando el depósito deseado de carburo de silicio (Sic). Entre los muchos métodos para preparar materiales de carburo de silicio (SiC), la deposición química de vapor (CVD) produce productos con alta uniformidad y pureza, y ofrece una gran controlabilidad del proceso.

Los materiales de carburo de silicio (SiC) depositados por CVD poseen una combinación única de excelentes propiedades térmicas, eléctricas y químicas, lo que los hace ideales para aplicaciones en la industria de semiconductores que requieren materiales de alto rendimiento. Los componentes de SiC depositados por CVD se utilizan ampliamente en equipos de grabado, equipos MOCVD, equipos epitaxiales de Si, equipos epitaxiales de SiC y equipos de procesamiento térmico rápido.

En general, el segmento más grande del mercado de componentes de SiC depositados por CVD son los componentes de equipos de grabado. Debido a la baja reactividad y conductividad del SiC depositado por CVD frente a los gases de grabado que contienen cloro y flúor, es un material ideal para componentes como anillos de enfoque en equipos de grabado por plasma. En equipos de grabado, componentes paradeposición química de vapor (CVD) carburo de silicio (SiC)incluyen anillos de enfoque, cabezales rociadores de gas, bandejas y anillos de borde. Tomando como ejemplo el anillo de enfoque, es un componente crucial colocado fuera de la oblea y en contacto directo con ella. Al aplicar voltaje al anillo, el plasma que lo atraviesa se enfoca en la oblea, lo que mejora la uniformidad del procesamiento. Tradicionalmente, los anillos de enfoque están hechos de silicio o cuarzo. Con el avance de la miniaturización de los circuitos integrados, la demanda y la importancia de los procesos de grabado en la fabricación de circuitos integrados aumentan constantemente. La potencia y la energía del plasma de grabado mejoran continuamente, especialmente en equipos de grabado por plasma acoplados capacitivamente donde se requiere mayor energía de plasma. Por ello, cada vez es más común el uso de anillos de enfoque de carburo de silicio.

En términos simples: el carburo de silicio (SiC) por deposición química de vapor (CVD) se refiere al material de carburo de silicio producido mediante un proceso de deposición química de vapor. En este método, un precursor gaseoso, que normalmente contiene silicio y carbono, reacciona en un reactor de alta temperatura para depositar una película de carburo de silicio sobre un sustrato. El carburo de silicio (SiC) por deposición química de vapor (CVD) se valora por sus propiedades superiores, que incluyen alta conductividad térmica, inercia química, resistencia mecánica y resistencia al choque térmico y la abrasión. Estas propiedades hacen que CVD SiC sea ideal para aplicaciones exigentes como la fabricación de semiconductores, componentes aeroespaciales, armaduras y recubrimientos de alto rendimiento. El material exhibe una durabilidad y estabilidad excepcionales en condiciones extremas, lo que garantiza su eficacia para mejorar el rendimiento y la vida útil de tecnologías y sistemas industriales avanzados.

II. Proceso básico de deposición química de vapor (CVD)

La deposición química de vapor (CVD) es un proceso que transforma materiales de una fase gaseosa a una fase sólida, que se utiliza para formar películas delgadas o recubrimientos sobre la superficie de un sustrato. El proceso básico de deposición de vapor es el siguiente:

1. Preparación del sustrato: 

Seleccione un material de sustrato adecuado y realice una limpieza y un tratamiento de superficie para garantizar que la superficie del sustrato esté limpia, lisa y tenga buena adherencia.

2. Preparación del gas reactivo: 

Prepare los gases o vapores reactivos necesarios e introdúzcalos en la cámara de deposición a través de un sistema de suministro de gas. Los gases reactivos pueden ser compuestos orgánicos, precursores organometálicos, gases inertes u otros gases deseados.

3. Reacción de deposición: 

Bajo las condiciones de reacción establecidas, comienza el proceso de deposición de vapor. Los gases reactivos reaccionan química o físicamente con la superficie del sustrato para formar un depósito. Puede ser descomposición térmica en fase de vapor, reacción química, pulverización catódica, crecimiento epitaxial, etc., dependiendo de la técnica de deposición utilizada.

4. Control y Seguimiento: 

Durante el proceso de deposición, es necesario controlar y monitorear parámetros clave en tiempo real para garantizar que la película obtenida tenga las propiedades deseadas. Esto incluye medición de temperatura, control de presión y regulación del caudal de gas para mantener la estabilidad y consistencia de las condiciones de reacción.

5. Finalización de la deposición y procesamiento posterior a la deposición 

Una vez alcanzado el tiempo o espesor de deposición predeterminado, se detiene el suministro de gas reactivo, finalizando el proceso de deposición. Luego, se realiza el procesamiento posterior a la deposición adecuado según sea necesario, como recocido, ajuste de estructura y tratamiento de superficie, para mejorar el rendimiento y la calidad de la película.

Cabe señalar que el proceso de deposición de vapor específico puede variar según la tecnología de deposición utilizada, el tipo de material y los requisitos de la aplicación. Sin embargo, el proceso básico descrito anteriormente cubre la mayoría de los pasos comunes en la deposición de vapor.

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