Pe măsură ce ritmul autosuficienței industriei semiconductoare auto{0}}se accelerează în general, localizarea componentelor cheie și a materialelor de bază avansează de la legăturile periferice la cele de bază. Carbura de siliciu depusă în vapori chimic (CVD SiC), cu proprietățile sale fizice și chimice extreme, a devenit un câmp de luptă cheie pentru localizarea componentelor echipamentelor semiconductoare. Multă vreme, componentele CVD SiC de ultimă generație au fost monopolizate de companiile de peste mări, limitând modernizarea iterativă a echipamentelor de bază, cum ar fi gravarea, depunerea de film subțire-și instrumentele de curățare în China. Odată cu progresele în curs de desfășurare în tehnologia de pregătire CVD SiC și lansarea continuă a capacității de producție, a început deja un val de localizare-începând din partea materialului pentru a trece prin blocajele echipamentelor-, devenind o forță cheie care sprijină progresul constant al procesului avansat de fabricație de semiconductori din China. Să aruncăm o privire: de ce echipamentele semiconductoare de ultimă generație-sunt inseparabile de CVD SiC?
Procesele de bază ale producției de semiconductori-fie gravarea cu plasmă, depunerea de film subțire-sau creșterea epitaxială-funcționează în condiții extrem de dure. Camera este umplută cu plasme corozive cu energie înaltă-(de exemplu, clor- sau fluor-gaze de gravare), temperaturile pot ajunge la peste o mie de grade Celsius, însoțite de solicitări puternice de câmp electric... Într-un astfel de vas de topire, materialele convenționale precum metalele și siliciul nu pot rezista mediului. CVD SiC a devenit unul dintre materialele ideale pentru echipamentele semiconductoare de ultimă generație{11}.
Spre deosebire de procesele tradiționale de formare a ceramicii, cum ar fi sinterizarea prin reacție sau sinterizarea fără presiune, CVD SiC utilizează depunerea chimică în vapori. Precursorii gazoși care conțin siliciu- și carbon-, împreună cu gazele purtătoare precum hidrogenul sau argonul, sunt introduși într-o cameră de reacție încălzită la peste 1300 de grade . Aceste gaze suferă descompunere termică și reacții chimice pe suprafața substratului, crescând straturile de carbură de siliciu atom cu atom. Această cale de fabricație, diferită de metalurgia convențională a pulberilor, nu numai că oferă CVD SiC avantajele ceramicii tradiționale cu carbură de siliciu-duritate ridicată, rezistență la temperaturi ridicate, rezistență la coroziune acidă/alcalină și rezistență mecanică ridicată-dar oferă și CVD SiC cu o serie de proprietăți dificil de realizat pentru alte materiale ceramice, cum ar fi:
Puritate mai mare: procesul CVD permite controlul-atomic al depunerilor, realizând puritatea materialului la nivel de ppb. Grosimea filmului, compoziția și structura cristalului sunt foarte uniforme, reducând impuritățile și defectele și sporind stabilitatea performanței. Performanța reală se apropie îndeaproape de performanța teoretică.
Structură densă, fără pori: SiC sinterizat, indiferent de optimizarea procesului, conține întotdeauna pori reziduali la scară micrometrică-între particule. Într-un mediu cu plasmă, gazele corozive pot pătrunde prin acești pori, provocând coroziune progresivă care duce în cele din urmă la fisurare și la scurgerea particulelor. În schimb, CVD SiC este depus atom-de-atom sau prin grupuri moleculare, rezultând o suprafață densă cu rezistență superioară la gaze corozive (de exemplu, clor- și fluor-specii care conțin) și substanțe chimice în medii dure de proces, cum ar fi gravarea cu plasmă și oxidarea la temperatură{10}înaltă. De asemenea, reduce aderența și detașarea particulelor, minimizând pierderea de randament-contaminată legată de contaminare în fabricarea semiconductoarelor, prelungind durata de viață a componentelor și adaptându-se la condiții exigente prin gravare, depunere, implantare ionică și alte procese.
Flexibilitatea formei: CVD este o reacție-gazoasă; gazele precursoare pot difuza pe orice suprafață vizibilă, permițând depunerea uniformă a stratului de SiC pe suprafețe complexe tri--dimensionale, găuri adânci, tuburi subțiri și alte substraturi neregulate din grafit.
În ciuda acestor avantaje semnificative ale procesului, provocările actuale ale industriei rămân concentrate pe trei aspecte:
(1) Purificarea precursorului și controlul contaminării în timpul depunerii: SiC CVD de calitate-semiconductorilor necesită niveluri de impurități extrem de stricte, cerând ca precursorii înșiși să fie materii prime de puritate ultra{--. În plus, trebuie evitate orice urme de impurități (de exemplu, fier, crom, nichel) introduse de camera de reacție, conductele de gaz, substraturi sau orice altă legătură, deoarece acestea pot pătrunde în stratul depus și pot face componenta inadecvată pentru procese avansate. Acest lucru impune cerințe extrem de ridicate privind tehnologia de purificare a materiilor prime și managementul producției.
(2) Depunere uniformă pe suprafețe mari: în timpul depunerii de pelicule groase,-de suprafețe mari,-, pot apărea cu ușurință probleme precum grosimea neuniformă, solicitarea internă ridicată, deformarea și fisurarea, limitând formarea de componente de dimensiuni mari-.
(3) Prelucrare de ultra-precizie: precizia de prelucrare și rugozitatea suprafeței materialului determină în mod direct performanța componentelor. CVD SiC are o duritate Mohs de 9,5 și este foarte fragil. Lustruirea ulterioară a suprafețelor la scară nanometrică și prelucrarea formelor complexe prezintă provocări semnificative, solicitând echipamente stricte și capabilități de proces.