SiC سميك عالي النقاء CVD: رؤى عملية لنمو المواد

1. التقليديةالأمراض القلبية الوعائية كربيد السيليكونعملية الترسيب

تتضمن عملية CVD القياسية لترسيب طلاءات SiC سلسلة من الخطوات التي يتم التحكم فيها بعناية:

التدفئة:يتم تسخين فرن CVD إلى درجة حرارة تتراوح بين 100-160 درجة مئوية.

تحميل الركيزة:يتم وضع ركيزة من الجرافيت (شياق) على منصة دوارة داخل غرفة الترسيب.

الفراغ والتطهير:يتم إخلاء الغرفة وتطهيرها بغاز الأرجون (Ar) في دورات متعددة.

التحكم في التدفئة والضغط:يتم تسخين الغرفة إلى درجة حرارة الترسيب تحت فراغ مستمر. بعد الوصول إلى درجة الحرارة المطلوبة، يتم الحفاظ على فترة الاحتفاظ قبل إدخال غاز Ar لتحقيق ضغط يتراوح بين 40-60 كيلو باسكال. ثم يتم إخلاء الغرفة مرة أخرى.

مقدمة الغاز السلائف:يتم إدخال خليط من الهيدروجين (H2)، والأرجون (Ar)، وغاز الهيدروكربون (ألكان) في غرفة التسخين المسبق، جنبًا إلى جنب مع مقدمة الكلوروسيلان (عادةً رابع كلوريد السيليكون، SiCl4). يتم بعد ذلك إدخال خليط الغاز الناتج إلى غرفة التفاعل.

الترسيب والتبريد:عند الانتهاء من الترسيب، يتم إيقاف تدفق الهيدروجين والكلوروسيلان والألكان. يتم الحفاظ على تدفق الأرجون لتطهير الغرفة أثناء التبريد. أخيرًا، يتم إحضار الغرفة إلى الضغط الجوي، وفتحها، وإزالة الركيزة الجرافيتية المطلية بـ SiC.

2. تطبيقات سميكةالأمراض القلبية الوعائية كربيد السيليكونطبقات

تجد طبقات SiC عالية الكثافة التي يتجاوز سمكها 1 مم تطبيقات مهمة في:

تصنيع أشباه الموصلات:كحلقات تركيز (FR) في أنظمة الحفر الجاف لتصنيع الدوائر المتكاملة.

البصريات والفضاء:يتم استخدام طبقات SiC عالية الشفافية في المرايا البصرية ونوافذ المركبات الفضائية.

تتطلب هذه التطبيقات مواد عالية الأداء، مما يجعل SiC السميك منتجًا عالي القيمة ذو إمكانات اقتصادية كبيرة.

3. الخصائص المستهدفة لدرجة أشباه الموصلاتالأمراض القلبية الوعائية كربيد السيليكون

الأمراض القلبية الوعائية كربيد السيليكونتتطلب تطبيقات أشباه الموصلات، وخاصة حلقات التركيز، خصائص مادية صارمة:

درجة نقاء عالية:كربيد السيليكون متعدد البلورات بمستوى نقاء 99.9999% (6N).

كثافة عالية:من الضروري وجود بنية مجهرية كثيفة وخالية من المسام.

الموصلية الحرارية العالية:تقترب القيم النظرية من 490 واط/م·ك، مع قيم عملية تتراوح بين 200-400 واط/م·ك.

المقاومة الكهربائية التي تسيطر عليها:القيم بين 0.01-500 Ω.cm مرغوبة.

مقاومة البلازما والخمول الكيميائي:ضروري لتحمل بيئات الحفر العدوانية.

صلابة عالية:تتطلب الصلابة المتأصلة في SiC (~ 3000 كجم/مم2) تقنيات تصنيع متخصصة.

هيكل متعدد البلورات مكعب:من المرغوب فيه أن يكون 3C-SiC (β-SiC) موجهًا بشكل تفضيلي مع اتجاه بلوري مهيمن (111).

4. عملية CVD للأفلام السميكة 3C-SiC

الطريقة المفضلة لترسيب أفلام 3C-SiC السميكة لحلقات التركيز هي CVD، باستخدام المعلمات التالية:

اختيار السلائف:يتم استخدام ميثيل ثلاثي كلورو سيلان (MTS) بشكل شائع، حيث يقدم نسبة مولية 1:1 Si/C للترسيب المتكافئ. ومع ذلك، تقوم بعض الشركات المصنعة بتحسين نسبة Si:C (1:1.1 إلى 1:1.4) لتعزيز مقاومة البلازما، مما قد يؤثر على توزيع حجم الحبوب والاتجاه المفضل.

الغاز الناقل:يتفاعل الهيدروجين (H2) مع الأنواع المحتوية على الكلور، بينما يعمل الأرجون (Ar) كغاز حامل لـ MTS ويخفف خليط الغاز للتحكم في معدل الترسيب.

5. نظام CVD لتطبيقات حلقة التركيز

يتم تقديم تمثيل تخطيطي لنظام CVD نموذجي لإيداع 3C-SiC لحلقات التركيز. ومع ذلك، غالبًا ما تكون أنظمة الإنتاج التفصيلية مصممة خصيصًا ومملوكة.

6. الاستنتاج

يعد إنتاج طبقات SiC عالية النقاء وسميكة عبر CVD عملية معقدة تتطلب تحكمًا دقيقًا في العديد من المعلمات. ومع استمرار ارتفاع الطلب على هذه المواد عالية الأداء، تركز جهود البحث والتطوير المستمرة على تحسين تقنيات CVD لتلبية المتطلبات الصارمة للجيل القادم من تصنيع أشباه الموصلات وغيرها من التطبيقات الصعبة.**