किन SiC लेपित ग्रेफाइट ससेप्टर असफल हुन्छ? - VeTek अर्धचालक

SiC लेपित ग्रेफाइट ससेप्टरको असफलता कारकहरूको विश्लेषण

सामान्यतया, एपिटेक्सियल SiC लेपित ग्रेफाइट ससेप्टरहरू प्राय: बाह्य i को अधीनमा हुन्छन्।प्रयोगको क्रममा mpact, जुन ह्यान्डलिंग प्रक्रिया, लोडिङ र अनलोडिङ, वा आकस्मिक मानव टक्करबाट आउन सक्छ। तर मुख्य प्रभाव कारक अझै पनि वेफर्स को टक्कर देखि आउँछ। दुबै नीलमणि र SiC सब्सट्रेटहरू धेरै कडा छन्। प्रभाव समस्या विशेष गरी उच्च-गति MOCVD उपकरणहरूमा सामान्य छ, र यसको epitaxial डिस्क को गति 1000 rpm सम्म पुग्न सक्छ। मेसिनको स्टार्ट-अप, बन्द र सञ्चालनको क्रममा, जडत्वको प्रभावको कारणले, कडा सब्सट्रेट प्रायः फ्याँकिन्छ र एपिटाक्सियल डिस्क पिटको छेउको भित्ता वा किनारमा ठोक्छ, जसले SiC कोटिंगलाई क्षति पुर्‍याउँछ। विशेष गरी ठूला MOCVD उपकरणहरूको नयाँ पुस्ताको लागि, यसको एपिटेक्सियल डिस्कको बाहिरी व्यास 700mm भन्दा बढी छ, र बलियो केन्द्रापसारक बलले सब्सट्रेटको प्रभाव बललाई ठूलो र विनाशकारी शक्तिलाई बलियो बनाउँछ।

NH3 ले उच्च-तापमान पाइरोलिसिस पछि ठूलो मात्रामा परमाणु H उत्पादन गर्दछ, र परमाणु H ग्रेफाइट चरणमा कार्बनमा बलियो प्रतिक्रियाशीलता छ। जब यसले क्र्याकमा खुला ग्रेफाइट सब्सट्रेटलाई सम्पर्क गर्दछ, यसले ग्रेफाइटलाई कडा रूपमा खोद्छ, ग्यासयुक्त हाइड्रोकार्बनहरू (NH3+C→HCN+H2) उत्पन्न गर्न प्रतिक्रिया दिन्छ, र ग्रेफाइट सब्सट्रेटमा बोरेहोलहरू बनाउँछ, जसको परिणामस्वरूप एउटा खोक्रो सहित एक विशिष्ट बोरहोल संरचना हुन्छ। क्षेत्र र एक छिद्रपूर्ण ग्रेफाइट क्षेत्र। प्रत्येक एपिटेक्सियल प्रक्रियामा, बोरहोलहरूले क्र्याकहरूबाट लगातार हाइड्रोकार्बन ग्यासको ठूलो मात्रा छोड्छ, प्रक्रियाको वायुमण्डलमा मिसिन्छ, प्रत्येक एपिटेक्सीले बढेको एपिटेक्सियल वेफर्सको गुणस्तरलाई असर गर्छ, र अन्तमा ग्रेफाइट डिस्कलाई चाँडै स्क्र्याप गर्ने कारण बनाउँछ।

सामान्यतया, बेकिंग ट्रेमा प्रयोग हुने ग्यास H2 प्लस N2 को सानो मात्रा हो। H2 लाई डिस्कको सतहमा AlN र AlGaN जस्ता निक्षेपहरूसँग प्रतिक्रिया गर्न प्रयोग गरिन्छ, र N2 प्रतिक्रिया उत्पादनहरू शुद्ध गर्न प्रयोग गरिन्छ। यद्यपि, उच्च अल कम्पोनेन्टहरू जस्ता निक्षेपहरू H2/1300℃ मा पनि हटाउन गाह्रो हुन्छ। साधारण एलईडी उत्पादनहरूको लागि, बेकिंग ट्रे सफा गर्न H2 को सानो मात्रा प्रयोग गर्न सकिन्छ; यद्यपि, GaN पावर यन्त्रहरू र RF चिपहरू जस्ता उच्च आवश्यकता भएका उत्पादनहरूका लागि, Cl2 ग्यास प्रायः बेकिंग ट्रे सफा गर्न प्रयोग गरिन्छ, तर लागत यो हो कि ट्रेको जीवन LED को तुलनामा धेरै कम हुन्छ। किनभने Cl2 ले उच्च तापक्रम (Cl2+SiC→SiCl4+C) मा SiC कोटिंगलाई क्षरण गर्न सक्छ, र सतहमा धेरै क्षरण प्वालहरू र अवशिष्ट मुक्त कार्बन बनाउन सक्छ, Cl2 ले पहिले SiC कोटिंगको ग्रेन सिमानाहरू कोर्रोड गर्छ, र त्यसपछि दानाहरू कुरोड गर्दछ, परिणामस्वरूप। क्र्याकिंग र विफलता सम्म कोटिंग शक्तिमा कमी।

SiC epitaxial ग्यास र SiC कोटिंग विफलता

SiC epitaxial ग्यासले मुख्यतया H2 (वाहक ग्यासको रूपमा), SiH4 वा SiCl4 (Si स्रोत प्रदान गर्दै), C3H8 वा CCl4 (C स्रोत प्रदान गर्दै), N2 (डोपिङको लागि N स्रोत प्रदान गर्दै), TMA (ट्राइमेथाइल्युमिनियम, डोपिङका लागि अल स्रोत प्रदान गर्ने) समावेश गर्दछ। ), HCl+H2 (in-situ etching)। SiC epitaxial कोर रासायनिक प्रतिक्रिया: SiH4+C3H8→SiC+बाइप्रोडक्ट (लगभग 1650℃)। SiC सब्सट्रेटहरू SiC epitaxy अघि भिजेको सफा गर्नुपर्छ। भिजेको सफाईले मेकानिकल उपचार पछि सब्सट्रेटको सतह सुधार गर्न सक्छ र धेरै अक्सिडेशन र कमी मार्फत अतिरिक्त अशुद्धता हटाउन सक्छ। त्यसपछि HCl+H2 को प्रयोगले इन-सिटु नक्काशी प्रभावलाई बढाउन सक्छ, प्रभावकारी रूपमा Si क्लस्टरहरूको गठनलाई रोक्न सक्छ, Si स्रोतको उपयोग दक्षता सुधार गर्न सक्छ, र एकल क्रिस्टल सतहलाई छिटो र राम्रोसँग नक्काशी गर्न सक्छ, स्पष्ट सतहको वृद्धि चरण बनाउँछ, विकासलाई गति दिन्छ। दर, र प्रभावकारी रूपमा SiC epitaxial तह दोषहरू कम गर्दै। जे होस्, HCl+H2 ले SiC सब्सट्रेट इन-सीटुलाई कोर्दा, यसले भागहरू (SiC+H2→SiH4+C) मा SiC कोटिंगमा थोरै मात्रामा क्षय पनि निम्त्याउँछ। एपिटेक्सियल फर्नेसको साथ SiC निक्षेपहरू बढ्दै गएकोले, यो क्षरणले कम प्रभाव पार्छ।

SiC एक विशिष्ट polycrystalline सामग्री हो। सबैभन्दा सामान्य क्रिस्टल संरचनाहरू 3C-SiC, 4H-SiC र 6H-SiC हुन्, जसमध्ये 4H-SiC मुख्यधारा यन्त्रहरूले प्रयोग गर्ने क्रिस्टल सामग्री हो। क्रिस्टल फारमलाई असर गर्ने प्रमुख कारकहरू मध्ये एक प्रतिक्रिया तापमान हो। यदि तापमान निश्चित तापमान भन्दा कम छ भने, अन्य क्रिस्टल फारमहरू सजिलै उत्पन्न हुनेछन्। उद्योगमा व्यापक रूपमा प्रयोग हुने 4H-SiC epitaxy को प्रतिक्रिया तापमान 1550 ~ 1650 ℃ हो। यदि तापमान 1550 ℃ भन्दा कम छ भने, अन्य क्रिस्टल रूपहरू जस्तै 3C-SiC सजिलै उत्पन्न हुनेछ। यद्यपि, 3C-SiC एक क्रिस्टल रूप हो जुन सामान्यतया SiC कोटिंग्समा प्रयोग गरिन्छ। लगभग 1600 ℃ को प्रतिक्रिया तापमान 3C-SiC को सीमा पुग्यो। तसर्थ, SiC कोटिंग्सको जीवन मुख्यतया SiC epitaxy को प्रतिक्रिया तापमान द्वारा सीमित छ।

SiC कोटिंग्स मा SiC निक्षेप को वृद्धि दर धेरै छिटो छ, तेर्सो तातो पर्खाल SiC epitaxial उपकरण बन्द गर्न आवश्यक छ र भित्र SiC कोटिंग पार्ट्स समय को लागी निरन्तर उत्पादन पछि बाहिर निकाल्न आवश्यक छ। SiC कोटिंग भागहरूमा SiC जस्ता अतिरिक्त निक्षेपहरू मेकानिकल घर्षण → धुलो हटाउने → अल्ट्रासोनिक सफाई → उच्च तापमान शुद्धीकरण द्वारा हटाइन्छ। यस विधिमा धेरै मेकानिकल प्रक्रियाहरू छन् र कोटिंगमा मेकानिकल क्षति गर्न सजिलो छ।

धेरै समस्याको सामना गर्नुपर्दाSiC कोटिंगSiC epitaxial उपकरणमा, SiC क्रिस्टल वृद्धि उपकरणमा TaC कोटिंगको उत्कृष्ट प्रदर्शनको साथ, SiC कोटिंगलाई प्रतिस्थापन गर्दै।SiC epitaxialTaC कोटिंग संग उपकरण बिस्तारै उपकरण निर्माताहरु र उपकरण प्रयोगकर्ताहरु को दृष्टि मा प्रवेश गरेको छ। एकातिर, TaC को 3880 ℃ सम्मको पिघलने बिन्दु छ, र उच्च तापक्रममा NH3, H2, Si, र HCl वाष्प जस्ता रासायनिक क्षरण प्रतिरोधी छ, र अत्यन्त बलियो उच्च तापमान प्रतिरोध र क्षरण प्रतिरोध छ। अर्कोतर्फ, TaC कोटिंगमा SiC को वृद्धि दर SiC कोटिंगमा SiC को वृद्धि दर भन्दा धेरै सुस्त छ, जसले ठूलो मात्रामा कण खस्ने र छोटो उपकरण मर्मत चक्र, र SiC जस्ता अतिरिक्त तलछटहरूको समस्यालाई कम गर्न सक्छ। संग एक बलियो रासायनिक धातु इन्टरफेस गठन गर्न सक्दैनTaC कोटिंग, र थप तलछटहरू SiC कोटिंगमा समान रूपमा बढेको SiC भन्दा हटाउन सजिलो छ।