고순도 CVD 두꺼운 SiC: 재료 성장을 위한 공정 통찰력

1. 기존CVD SiC증착 공정

SiC 코팅을 증착하기 위한 표준 CVD 프로세스에는 세심하게 제어되는 일련의 단계가 포함됩니다.

난방:CVD 퍼니스는 100-160°C 사이의 온도로 가열됩니다.

기판 로딩:흑연 기판(맨드릴)은 증착 챔버 내의 회전 플랫폼에 배치됩니다.

진공 및 퍼지:여러 주기에 걸쳐 챔버를 비우고 아르곤(Ar) 가스로 퍼지합니다.

가열 및 압력 제어:챔버는 지속적인 진공 하에서 증착 온도까지 가열됩니다. 원하는 온도에 도달한 후 Ar 가스를 도입하기 전에 유지 시간을 유지하여 40~60kPa의 압력을 달성합니다. 그런 다음 챔버를 다시 비웁니다.

전구체 가스 소개:수소(H2), 아르곤(Ar) 및 탄화수소 가스(알칸)의 혼합물이 클로로실란 전구체(일반적으로 사염화규소, SiCl4)와 함께 예열 챔버에 도입됩니다. 생성된 가스 혼합물은 반응 챔버에 공급됩니다.

증착 및 냉각:증착이 완료되면 H2, 클로로실란 및 알칸 흐름이 중단됩니다. 냉각하는 동안 챔버를 퍼지하기 위해 아르곤 흐름이 유지됩니다. 마지막으로, 챔버를 대기압으로 만들고 개방한 후 SiC 코팅 흑연 기판을 제거합니다.

2. 두꺼운 용도CVD SiC레이어

두께가 1mm를 초과하는 고밀도 SiC 층은 다음 분야에서 중요한 응용 분야를 찾습니다.

반도체 제조:집적 회로 제조를 위한 건식 식각 시스템의 포커스 링(FR)으로 사용됩니다.

광학 및 항공우주:고투명도 SiC 층은 광학 거울과 우주선 창에 활용됩니다.

이러한 응용 분야에는 고성능 재료가 필요하므로 두꺼운 SiC를 상당한 경제적 잠재력을 지닌 고부가가치 제품으로 만듭니다.

3. 반도체급 대상 특성CVD SiC

CVD SiC반도체 응용 분야, 특히 포커스 링의 경우 엄격한 재료 특성이 필요합니다.

높은 순도:순도 99.9999%(6N) 수준의 다결정 SiC입니다.

고밀도:조밀하고 기공이 없는 미세구조가 필수적입니다.

높은 열전도율:이론적 값은 490W/m·K에 근접하며 실제 값 범위는 200~400W/m·K입니다.

제어된 전기 저항률:0.01~500Ω.cm 사이의 값이 바람직합니다.

내플라즈마성 및 화학적 불활성:공격적인 에칭 환경을 견디는 데 중요합니다.

높은 경도:SiC의 고유한 경도(~3000kg/mm2)로 인해 특수한 가공 기술이 필요합니다.

입방 다결정 구조:우세한 (111) 결정학적 방향을 갖는 우선적으로 배향된 3C-SiC(β-SiC)가 바람직합니다.

4. 3C-SiC 후막 CVD 공정

포커스 링용 두꺼운 3C-SiC 필름을 증착하는 데 선호되는 방법은 다음 매개변수를 사용하는 CVD입니다.

전구체 선택:MTS(메틸트리클로로실란)가 일반적으로 사용되며 화학양론적 증착을 위해 1:1 Si/C 몰비를 제공합니다. 그러나 일부 제조업체에서는 플라즈마 저항성을 향상시키기 위해 Si:C 비율(1:1.1 ~ 1:1.4)을 최적화하여 잠재적으로 입자 크기 분포 및 기본 방향에 영향을 미칩니다.

운반 가스:수소(H2)는 염소 함유 화학종과 반응하는 반면, 아르곤(Ar)은 MTS의 운반 가스 역할을 하며 가스 혼합물을 희석하여 증착 속도를 제어합니다.

5. 포커스 링 응용을 위한 CVD 시스템

포커스 링용 3C-SiC 증착을 위한 일반적인 CVD 시스템의 개략도가 제시됩니다. 그러나 세부적인 생산 시스템은 맞춤 설계되고 독점적인 경우가 많습니다.

6. 결론

CVD를 통해 고순도의 두꺼운 SiC 층을 생산하는 것은 수많은 매개변수에 대한 정밀한 제어가 필요한 복잡한 공정입니다. 이러한 고성능 재료에 대한 수요가 계속 증가함에 따라 지속적인 연구 및 개발 노력은 차세대 반도체 제조 및 기타 까다로운 응용 분야의 엄격한 요구 사항을 충족하기 위해 CVD 기술을 최적화하는 데 중점을 두고 있습니다.**