SiC artımında görünməz darboğaz: Niyə 7N Bulk CVD SiC xammalı Ənənəvi Tozu əvəz edir

Silicon Carbide (SiC) yarımkeçiriciləri dünyasında diqqətin çox hissəsi 8 düymlük epitaksial reaktorlara və ya vafli cilalamanın incəliklərinə düşür. Bununla belə, tədarük zəncirini ən əvvəlinə - Fiziki Buxar Nəqliyyatı (PVT) sobasının daxilində izləsək, əsaslı "maddi inqilab" sakitcə baş verir.

İllərdir, sintez edilmiş SiC tozu sənayenin əsas işi olmuşdur. Lakin yüksək məhsuldarlığa və daha qalın kristal bulalara tələbat demək olar ki, obsesif hala gəldikcə, ənənəvi tozun fiziki məhdudiyyətləri qırılma nöqtəsinə çatır. Bu səbəbdən7N Toplu CVD SiC xammalıperiferiyadan texniki müzakirələrin mərkəzinə keçdi.

Əlavə iki "doqquz" əslində nə deməkdir?
Yarımkeçirici materiallarda 5N-dən (99.999%) 7N-ə (99.99999%) sıçrayış kiçik bir statistik cızıq kimi görünə bilər, lakin atom səviyyəsində bu, tamamilə oyun dəyişdiricidir.

Ənənəvi tozlar tez-tez sintez zamanı daxil olan iz metal çirkləri ilə mübarizə aparır. Bunun əksinə olaraq, Kimyəvi Buxar Çöküntüsü (CVD) vasitəsilə istehsal olunan toplu material çirklilik konsentrasiyalarını milyardda hissə (ppb) səviyyəsinə endirə bilər. Yüksək Təmizlikdə Yarı İzolyasiya (HPSI) kristallarını yetişdirənlər üçün bu saflıq səviyyəsi sadəcə boş bir metrik deyil, bu, bir zərurətdir. Ultra aşağı Azot (N) tərkibi substratın tələb olunan RF tətbiqləri üçün tələb olunan yüksək müqaviməti qoruyub saxlaya bilməyəcəyini diktə edən əsas amildir.

"Karbon tozu" çirklənməsinin həlli: Kristal qüsurları üçün fiziki bir düzəliş

Bir kristal inkişaf sobasının ətrafında vaxt keçirmiş hər kəs bilir ki, "karbon daxilolmaları" ən böyük kabusdur.

Mənbə kimi tozdan istifadə edərkən, 2000°C-dən yuxarı olan temperaturlar çox vaxt incə hissəciklərin qrafitləşməsinə və ya çökməsinə səbəb olur. Bu kiçik, lövbərsiz "karbon tozu" hissəcikləri qaz cərəyanları tərəfindən daşına və bilavasitə kristal böyümə interfeysinə enə bilər və bütün vafli effektiv şəkildə qıran dislokasiyalar və ya daxilolmalar yaradır.

CVD-SiC toplu materialı fərqli işləyir. Onun sıxlığı demək olar ki, nəzəri cəhətdəndir, yəni o, qum yığınından daha çox əriyən buz bloku kimi davranır. Toz mənbəyini fiziki olaraq kəsərək, səthdən bərabər şəkildə sublimasiya edir. Bu "təmiz böyümə" mühiti böyük diametrli 8 düymlük kristalların məhsuldarlığını artırmaq üçün lazım olan əsas sabitliyi təmin edir.

Kinetika: 0,8 mm/saat sürət həddini aşmaq

Artım sürəti uzun müddətdir SiC məhsuldarlığının "Axilles dabanı" olmuşdur. Ənənəvi quraşdırmalarda dərəcələr adətən 0,3 - 0,8 mm/saat arasında dəyişir, böyümə dövrləri bir həftə və ya daha çox davam edir.

Nə üçün toplu materiala keçid bu sürətləri 1,46 mm/saata çatdıra bilər? Bu, istilik sahəsindəki kütlə ötürmə səmərəliliyinə aiddir:

1. Optimallaşdırılmış Qablaşdırma Sıxlığı:Titadakı toplu materialın quruluşu daha sabit və daha dik temperatur gradientini saxlamağa kömək edir. Əsas termodinamika bizə deyir ki, daha böyük gradient qaz fazasının nəqli üçün daha güclü hərəkətverici qüvvə təmin edir.

2. Stokiometrik Balans:Kütləvi material, böyümənin başlanğıcında "Si-zəngin", sonda isə "C-zəngin" olmaq kimi ümumi baş ağrısını hamarlayaraq, daha proqnozlaşdırıla bilən şəkildə yüksəlir.

Bu xas sabitlik kristalların struktur keyfiyyətində adi mübadilə olmadan daha qalın və daha sürətli böyüməsinə imkan verir.

Nəticə: 8 düymlük dövr üçün qaçınılmazlıq

Sənaye tam olaraq 8 düymlük istehsala doğru döndüyü üçün xəta marjası itdi. Yüksək təmizlikli toplu materiallara keçid artıq sadəcə “eksperimental təkmilləşdirmə” deyil – bu, yüksək məhsuldarlıq, yüksək keyfiyyətli nəticələr əldə etmək istəyən istehsalçılar üçün məntiqi təkamüldür.

Tozdan kütləyə keçmək sadəcə forma dəyişməsindən daha çox şeydir; aşağıdan yuxarıya doğru PVT prosesinin əsaslı yenidən qurulmasıdır.