उच्च शुद्धता सीवीडी मोटी सीआईसी: सामग्री विकास के लिए प्रक्रिया अंतर्दृष्टि

1. पारंपरिकसीवीडी SiCनिक्षेपण प्रक्रिया

SiC कोटिंग्स जमा करने की मानक सीवीडी प्रक्रिया में सावधानीपूर्वक नियंत्रित चरणों की एक श्रृंखला शामिल है:

गरम करना:सीवीडी भट्टी को 100-160°C के बीच तापमान पर गर्म किया जाता है।

सब्सट्रेट लोड हो रहा है:एक ग्रेफाइट सब्सट्रेट (मैंड्रेल) को जमाव कक्ष के भीतर एक घूमने वाले प्लेटफॉर्म पर रखा जाता है।

वैक्यूम और पर्जिंग:चैम्बर को कई चक्रों में आर्गन (Ar) गैस से खाली और शुद्ध किया जाता है।

ताप और दबाव नियंत्रण:चैम्बर को निरंतर निर्वात के तहत जमाव तापमान तक गर्म किया जाता है। वांछित तापमान तक पहुंचने के बाद, 40-60 kPa का दबाव प्राप्त करने के लिए Ar गैस डालने से पहले एक होल्डिंग समय बनाए रखा जाता है। इसके बाद चैंबर को दोबारा खाली कर दिया जाता है।

पूर्वगामी गैस परिचय:हाइड्रोजन (H2), आर्गन (Ar), और एक हाइड्रोकार्बन गैस (अल्केन) का मिश्रण क्लोरोसिलेन अग्रदूत (आमतौर पर सिलिकॉन टेट्राक्लोराइड, SiCl4) के साथ प्रीहीटिंग कक्ष में डाला जाता है। परिणामी गैस मिश्रण को फिर प्रतिक्रिया कक्ष में डाला जाता है।

जमाव और शीतलन:जमाव पूरा होने पर, H2, क्लोरोसिलेन और एल्केन का प्रवाह बंद हो जाता है। ठंडा करते समय चैम्बर को शुद्ध करने के लिए आर्गन प्रवाह बनाए रखा जाता है। अंत में, चैम्बर को वायुमंडलीय दबाव में लाया जाता है, खोला जाता है, और SiC-लेपित ग्रेफाइट सब्सट्रेट हटा दिया जाता है।

2. मोटी के अनुप्रयोगसीवीडी SiCपरतें

1 मिमी से अधिक मोटाई वाली उच्च घनत्व वाली SiC परतें निम्नलिखित में महत्वपूर्ण अनुप्रयोग पाती हैं:

अर्धचालक विनिर्माण:एकीकृत सर्किट निर्माण के लिए ड्राई ईच सिस्टम में फोकस रिंग (एफआर) के रूप में।

प्रकाशिकी और एयरोस्पेस:उच्च पारदर्शिता वाली SiC परतों का उपयोग ऑप्टिकल दर्पणों और अंतरिक्ष यान खिड़कियों में किया जाता है।

ये अनुप्रयोग उच्च-प्रदर्शन सामग्री की मांग करते हैं, जिससे मोटी SiC महत्वपूर्ण आर्थिक क्षमता वाला उच्च मूल्य वाला उत्पाद बन जाता है।

3. सेमीकंडक्टर-ग्रेड के लिए लक्ष्य विशेषताएँसीवीडी SiC

सीवीडी SiCअर्धचालक अनुप्रयोगों के लिए, विशेष रूप से फोकस रिंगों के लिए, कठोर सामग्री गुणों की आवश्यकता होती है:

उच्च शुद्धता:99.9999% (6N) के शुद्धता स्तर के साथ पॉलीक्रिस्टलाइन SiC।

उच्च घनत्व:एक सघन, छिद्र-मुक्त सूक्ष्म संरचना आवश्यक है।

उच्च तापीय चालकता:सैद्धांतिक मान 490 W/m·K तक पहुँचते हैं, व्यावहारिक मान 200-400 W/m·K के बीच होते हैं।

नियंत्रित विद्युत प्रतिरोधकता:0.01-500 Ω.सेमी के बीच मान वांछनीय हैं।

प्लाज्मा प्रतिरोध और रासायनिक जड़ता:आक्रामक नक़्क़ाशी वातावरण का सामना करने के लिए महत्वपूर्ण।

उच्च कठोरता:SiC की अंतर्निहित कठोरता (~3000 किग्रा/मिमी2) के लिए विशेष मशीनिंग तकनीकों की आवश्यकता होती है।

घन पॉलीक्रिस्टलाइन संरचना:प्रमुख (111) क्रिस्टलोग्राफिक अभिविन्यास के साथ अधिमानतः उन्मुख 3C-SiC (β-SiC) वांछित है।

4. 3सी-एसआईसी मोटी फिल्मों के लिए सीवीडी प्रक्रिया

निम्नलिखित मापदंडों का उपयोग करके फोकस रिंगों के लिए मोटी 3C-SiC फिल्में जमा करने की पसंदीदा विधि CVD है:

पूर्वगामी चयन:आमतौर पर मिथाइलट्राइक्लोरोसिलेन (एमटीएस) का उपयोग किया जाता है, जो स्टोइकोमेट्रिक जमाव के लिए 1:1 Si/C मोलर अनुपात प्रदान करता है। हालाँकि, कुछ निर्माता प्लाज्मा प्रतिरोध को बढ़ाने के लिए Si:C अनुपात (1:1.1 से 1:1.4) को अनुकूलित करते हैं, जो संभावित रूप से अनाज के आकार के वितरण और पसंदीदा अभिविन्यास को प्रभावित करता है।

वाहक गैस:हाइड्रोजन (H2) क्लोरीन युक्त प्रजातियों के साथ प्रतिक्रिया करता है, जबकि आर्गन (Ar) एमटीएस के लिए वाहक गैस के रूप में कार्य करता है और जमाव दर को नियंत्रित करने के लिए गैस मिश्रण को पतला करता है।

5. फोकस रिंग अनुप्रयोगों के लिए सीवीडी प्रणाली

फोकस रिंगों के लिए 3C-SiC जमा करने के लिए एक विशिष्ट CVD प्रणाली का एक योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व प्रस्तुत किया गया है। हालाँकि, विस्तृत उत्पादन प्रणालियाँ अक्सर कस्टम-डिज़ाइन और स्वामित्व वाली होती हैं।

6. निष्कर्ष

सीवीडी के माध्यम से उच्च शुद्धता, मोटी SiC परतों का उत्पादन एक जटिल प्रक्रिया है जिसके लिए कई मापदंडों पर सटीक नियंत्रण की आवश्यकता होती है। जैसे-जैसे इन उच्च-प्रदर्शन सामग्रियों की मांग बढ़ती जा रही है, चल रहे अनुसंधान और विकास प्रयास अगली पीढ़ी के अर्धचालक निर्माण और अन्य मांग वाले अनुप्रयोगों की कठोर आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए सीवीडी तकनीकों को अनुकूलित करने पर ध्यान केंद्रित करते हैं।**