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SiC刻蝕環(huán)——半導(dǎo)體等離子刻蝕機(jī)的關(guān)鍵部件
前面為大家介紹了等離子刻蝕設(shè)備中的陶瓷零部件,其中就有提到了聚焦環(huán)。聚焦環(huán)是放置在晶圓外部、直接接觸晶圓的重要部件,通過將電壓施加到環(huán)上以聚焦通過環(huán)的等離子體,從而將等離子體聚焦在晶圓上以提高加工的均勻性。
SiC刻蝕環(huán)——半導(dǎo)體等離子刻蝕機(jī)的關(guān)鍵部件
圖 碳化硅聚焦環(huán)在刻蝕機(jī)中的應(yīng)用,來源:KNJ
刻蝕設(shè)備中 CVD 碳化硅零部件包含聚焦環(huán)、氣體噴淋頭、托盤、邊緣環(huán)等,由于 CVD 碳化硅對含氯和含氟刻蝕氣體的低反應(yīng)性、導(dǎo)電性,使其成為等離子體刻蝕設(shè)備聚焦環(huán)等部件的理想材料。

一、碳化硅是聚焦環(huán)的理想材料

由于聚焦環(huán)在真空反應(yīng)室內(nèi)會直接接觸等離子體,因此,需要采用耐等離子體腐蝕的材料。傳統(tǒng)的聚焦環(huán)由硅或石英制成,導(dǎo)電硅作為常用的聚焦環(huán)材料,它與硅晶圓的電導(dǎo)率幾乎接近,但不足是在含氟等離子體中耐刻蝕性差,刻蝕機(jī)部件材料常常使用一段時間后就會出現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕的現(xiàn)象,嚴(yán)重降低其生產(chǎn)效率。
表 Si基聚焦環(huán)和CVD SiC聚焦環(huán)對比,來源:MLTi
SiC刻蝕環(huán)——半導(dǎo)體等離子刻蝕機(jī)的關(guān)鍵部件

SiC聚焦環(huán)在機(jī)械性能、化學(xué)性能、導(dǎo)熱性能、耐高溫、耐離子刻蝕性能等方面,都強于傳統(tǒng)Si:

(1)? 具有高密度減少蝕刻量;

(2)? 較高的帶隙優(yōu)秀的絕緣;

(3)? 高熱導(dǎo)率、低膨脹系數(shù),耐熱沖擊;

(4)? 具有高彈性,抗機(jī)械性沖擊性好;

(5)? 硬度高,耐磨損,耐腐蝕。
碳化硅具有與硅相似的電導(dǎo)率、良好的耐離子刻蝕性能。隨著集成電路微型化推進(jìn),集成電路制造對于刻蝕工藝的需求量、重要性不斷增加,刻蝕用等離子體功率、能量持續(xù)提高,尤其是電容耦合(CCP)等離子體刻蝕設(shè)備中所需等離子體能量更高,因此碳化硅材料制備的聚焦環(huán)使用率越來越高。

SiC刻蝕環(huán)——半導(dǎo)體等離子刻蝕機(jī)的關(guān)鍵部件

圖?固體碳化硅聚焦環(huán),來源:東海碳素
在半導(dǎo)體設(shè)備用碳化硅零部件領(lǐng)域,行業(yè)內(nèi)企業(yè)一般均采用化學(xué)氣相沉積(CVD)法進(jìn)行生產(chǎn)。通常聚焦環(huán)是通過氣相沉積的方法將化學(xué)反應(yīng)生成的碳化硅沉積成一定的形狀,然后根據(jù)具體使用條件,將呈一定形狀的碳化硅進(jìn)行機(jī)械加工生成聚焦環(huán)。這個過程中,參與氣相沉積的原材料配比是經(jīng)過多次實驗后固定的,因此制作出的碳化硅聚焦環(huán)的屬性,如電阻率等參數(shù)也是固定的。但是對等離子體刻蝕設(shè)備來說,固定的電阻率對不同的刻蝕設(shè)備并不總是適用,當(dāng)需要較低電阻率的聚焦環(huán)或較高電阻率的聚焦環(huán)時,由于需要改變參與氣相沉積的原材料配比,需要重新進(jìn)行多次實驗重新確定原材料配比,周期長,耗費高。

二、碳化硅聚焦環(huán)相關(guān)廠商名單

湖南德智新材料有限公司

深圳市志橙半導(dǎo)體材料股份有限公司

凱樂士股份有限公司

吉盛微(武漢)新材料科技有限公司

Semicorex?Advanced?Material?Technology?Co.,Ltd.

東海碳素Tokai?Carbon

韓國KNJ

CoorsTek

Ferrotec?Material?Technologies?Corporation

COMA?Technology

日本精密陶瓷株式會社

……

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推薦活動:【邀請函】2024年半導(dǎo)體陶瓷產(chǎn)業(yè)論壇(2024年4月12日·泉州)

2024年半導(dǎo)體陶瓷產(chǎn)業(yè)論壇The ?Semiconductor Ceramics Industry?Forum
2024年4月12日
泉州·泉商希爾頓酒店

福建省泉州市晉江市濱江路999號

主辦單位:深圳市艾邦智造資訊有限公司
協(xié)辦單位:福建華清電子材料科技有限公司
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作者 gan, lanjie

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