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各種炭化ケイ素結晶ボードの手法と差異

2019-10-04

A)CVD-SiCフィルムでコーティングされたグラファイトウェーハボート

  グラファイトは加工が簡単なので、さまざまな精密加工により塊の素材から一体化のクリスタルボートになっています。グラファイトは多孔質なものであり、各半導体プロセスに対して表面を直接に露出されるとパーティクルの問題が発生します。これを回避するためには、表面に約100umの厚さのCVD-SiC膜をコーティングする必要があります。しかし、CVD-SiCコーティングの後、ウェーハボード表面全領域にSiC膜の厚さを制御し難しい。グラファイト本体とSiC膜間のCTE(熱膨張係数)のミスマッチで、通常加熱と冷却を繰り返した後、SiC膜が剥がしやすい。更に、自動転送装置に搬送中の衝突、SiC膜も壊れやすい。SiC膜は剝がれると、グラファイトが露出され、腐食性のガスまたは液体が多孔質グラファイトに侵入すると
取り除き憎くて、高温の半導体プロセスでパーティクルの問題を引き起こしてしまいます。

このCVD-SiC膜でコーティングされたグラファイトボートは、最も安価で寿命が最も短く、約1年です。

 

B) CVD-SiC膜でコーティングされた再結晶SiCウェーハボート

     通常、再結晶化されたSiCウェーハボートは、いくつかのユニット部品を先に形成し、焼結し、それぞれ加工してから、高温でシリコンペーストと結合されてウェーハボートになります。それからSiC膜をCVDコーティングします。再結晶SiCには多孔質な物なので、高温でシリコンペーストとしっかり接合できます。もし再結晶SiCはCVDコーティングされてなければ、各種半導体プロセスでパティカルの問題を引き起こしてしまいます。したがって、CVD-SiC膜でコーティングされた再結晶SiCのコストは非常に高価です。なお、シリコンペーストで接合された部分にはSiC材料と同じほどの高温に耐えることができないので、ウェーハボートのぶつかる傷によりた多孔質の再結晶化されたSiCが各種半導体プロセスでパーティクルの問題を引き起こしてしまいます。このCVD-SiC膜でコーティングされた再結晶SiCの作り方は最も時間かかって(最初にいくつかのユニット部品型付け、焼結、機械加工を行い、それからすべてのユニット部品を高温でSiペーストで接続し、最後CVD-SiCでコーティングします。)、コストも高い。グラファイトコーティングされたCVD-SiCフィルムウェーハボートと比べますとCVD-SiC膜でコーティングされた再結晶SiCウェーハボートはCTEマッチの問題がありません。

ただし、厚さ約100umのCVD-SiC膜は、酸洗いや衝突によりコーティングされたSiC膜が剥がれ、耐用年数は約2〜3年です。

 

C) CVDコーティングなしの一体化ワンピースSiCウェーハボート

     CVDコーティングされたウェーハボートがない場合、前提条件としては表面が緻密な材料​​でなければならないことです。高密度SiC材料には、常圧焼結SiC(SSiC)と反応焼結SiC (RBSC、滲透SiCとは言えます)。   

常圧焼結SiC(SSiC)と反応焼結SiC(RBSC)の材料であっても、石英材料のように各ユニット部品を単一のユニットに融合することは困難であります。SiCを粉末から成形し、ワンピースのウェーハボートの形状に焼結することは非常に難しい、しかもSiCは非常に硬く、加工処理が難しいため、ワンピースSiCウェーハボートの処理コストは非常に高くなります。RBSCはSSiCより近い形状を形成するのが簡単ですが、RBSCはまた非常に硬く、加工処理が難しいため、コストも高いです。

RBSCには10〜15%の遊離Siが含まれており、SSiC材料と同じ高温に耐えることができず、 また遊離SiはHF酸によってエッチングされるため、パーティクルの問題が発生しやすいです。

 

D) Kallex SiC組み合わせウェーハボート(CVDコーティングなし)

     当社のSiCウェーハボートの材質は、純度99.875%の常圧焼結SiC(SSiC)です。 まず、各ユニットコンポーネントを成形、焼結、研磨し、次にSSiCネジとボルトを使用してそれらを組み合わせ、SSiCピンで固定します。総負荷の重量を計算して考慮に入れるため、その負荷容量はニーズよりもはるかに高くなります。 SiCウェーハボートの強度は問題になりません。また、常圧焼結SSiCは、CVD膜剥離によるパーティクルの問題がなく、高温、腐食性、フッ酸などの過酷な環境での長期間に耐えることができます。SiC組み合わせウェーハボートの寿命を5年以上保証します。さまざまなSiCウェーハボートと比較して、当社の組み合わせウェーハボートはそれらの中で最もコストメリットが高いと考えられます。