Céramiques en carbure de silicium : des matériaux de composants de précision de plus en plus indispensables dans les procédés de fabrication des semi-conducteurs

Le carbure de silicium (SiC), en tant qu'excellent matériau céramique structural, possède :

(1) Haute densité

(2) Conductivité thermique élevée

(3) Résistance élevée à la flexion

(4) Module d'élasticité élevé

(5) Forte résistance à la corrosion

(6) Résistance aux hautes températures et autres caractéristiques

(7) Il n'est pas facile de produire une déformation par contrainte de flexion et une contrainte thermique, et peut s'adapter à l'épitaxie sur plaquette.

(8) Gravure et autres étapes de fabrication présentant une forte corrosion

(9) Environnement de réaction extrême à très haute température, donc lors du meulage et du polissage

(10) Le traitement thermique épitaxial/d'oxydation/de diffusion, la photolithographie, le dépôt, la gravure, l'implantation ionique et d'autres procédés semi-conducteurs ont été largement utilisés.

Disque de meulage en carbure de silicium

Lorsqu'un lingot est découpé en plaquette, il présente généralement des arêtes vives, ainsi que des bavures, des ébréchures, de petites fissures ou d'autres défauts. Afin d'éviter que ces fissures n'affectent la résistance de la plaquette, n'endommagent son état de surface et n'introduisent des particules polluantes dans les étapes de post-traitement, il est nécessaire de procéder à un ébavurage par meulage. Ce procédé permet de réduire l'épaisseur de la plaquette, d'améliorer le parallélisme de sa surface et d'éliminer les dommages superficiels causés par la découpe au fil. La méthode la plus courante consiste à utiliser un disque de meulage pour un ébavurage double face, la qualité de ce disque étant optimisée par l'amélioration du processus d'ébavurage.

Il est difficile de garantir la planéité et le parallélisme des plaquettes de silicium en raison de l'usure et de la déformation thermique du disque de meulage, notamment lors des opérations de meulage ou de polissage à grande vitesse. Grâce au développement des matériaux céramiques résistants à l'usure en carbure de silicium et aux progrès des procédés de frittage, les disques de meulage en fonte et en acier au carbone sont progressivement remplacés par des disques en carbure de silicium. Ce dernier présente des avantages considérables pour les opérations de meulage et de polissage à grande vitesse, grâce à sa dureté élevée, sa faible usure et son coefficient de dilatation thermique pratiquement identique à celui des plaquettes de silicium.

Dispositif en carbure de silicium, pièces dans la chambre de réaction, etc.

· Bras en céramique

Dans la production de plaquettes de silicium, il est nécessaire de procéder à un traitement thermique à haute température, et un bras mécanique est souvent utilisé pour déplacer, transporter et positionner les plaquettes semi-conductrices.

 

• Composants de la chambre de réaction

L'équipement semi-conducteur utilisé dans le processus de traitement thermique comprend des fours d'oxydation (qui sont divisés en fours horizontaux et fours verticaux), des équipements de traitement thermique rapide (RTP, RapidThermalProcessing), etc.

 

Actuellement, le marché du carbure de silicium fritté de haute pureté pour équipements semi-conducteurs est principalement dominé par des entreprises étrangères telles que le groupe japonais Kyokera et l'américain Quastai. Grâce à une longue expérience et à une forte capacité d'innovation, elles ont développé une gamme complète de produits et leurs technologies de traitement des matériaux, notamment en termes de propriétés, de précision et de structures complexes, atteignent un niveau de pointe. Elles fournissent des composants spécifiques pour les équipements de base des circuits intégrés, tels que les machines de photolithographie, de gravure plasma, de dépôt de couches minces et d'implantation ionique. En revanche, la Chine a tardé à s'investir dans la recherche, le développement et l'application des pièces en carbure de silicium fritté pour équipements semi-conducteurs et se heurte encore à des difficultés techniques, notamment pour la fabrication de pièces de haute précision, de grande taille, légères et aux structures spéciales (telles que creuses ou à cellules fermées).

 

 

Table porte-pièce en carbure de silicium, miroir carré en céramique, film de masquage lumineux

La photolithographie utilise principalement un système optique pour focaliser le faisceau lumineux émis par la source et le projeter sur la plaquette de silicium afin d'exposer le motif du circuit et de faciliter la gravure ultérieure. La précision de cette dernière détermine directement les performances et le rendement du circuit intégré. Comptant parmi les équipements clés de la fabrication de puces, la machine de lithographie comprend jusqu'à 100 000 pièces. Afin de garantir les performances et la précision du circuit, les composants optiques et les composants du système de lithographie doivent répondre à des exigences extrêmement élevées. Les applications de la céramique de carbure de silicium incluent notamment la table porte-pièce et les miroirs carrés en céramique.

 

Table de travail
La table de la machine lithographique supporte principalement la plaquette et effectue le mouvement d'exposition.

 

Film de masque lumineux
La fonction principale du masque est de laisser passer la lumière et de former un motif sur le matériau photosensible. Cependant, lorsque la lumière EUV éclaire le masque, elle émet de la chaleur et la température peut atteindre entre 600 et 1 000 degrés Celsius, ce qui risque d'endommager le matériau. C'est pourquoi il est généralement nécessaire de déposer une couche de carbure de silicium sur le masque.

 

 

Miroir carré en céramique

L'une des technologies clés de la machine de lithographie est le contrôle synchrone du mouvement de la table porte-pièce et de la table porte-masque, dont la précision influe directement sur la précision et le rendement de la lithographie.

 

Bague de mise au point

Actuellement, les pièces en carbure de silicium CVD utilisées dans les équipements de gravure comprennent des anneaux de focalisation, des têtes de pulvérisation de gaz, des palettes, des anneaux de bord, etc. Dans les équipements de dépôt, on trouve notamment le couvercle de la chambre, le revêtement de la cavité et la base en graphite revêtue de SiC.

 

FOUNTYL TECHNOLOGIES PTE. LTD., située à Singapour, est spécialisée dans les technologies de formage, de frittage et d'usinage de matériaux céramiques. Au service des utilisateurs de semi-conducteurs, ses produits comprennent des mandrins en carbure de silicium, des mandrins à vide en céramique poreuse, des tables flottantes à air, des effecteurs terminaux en céramique et des rails de guidage en céramique. N'hésitez pas à nous contacter pour toute collaboration commerciale potentielle.