LPE Reaksiya Kamerasında Yarım Ay nədir?

Silikon Karbid (SiC) epitaksi sistemlərində bir çox əsas reaktor komponentləri yarımkeçirici istehsal sənayesi xaricində naməlum olaraq qalır. Bu komponentlərdən biri LPE reaksiya kameralarında geniş istifadə olunan qrafit əsaslı struktur hissəsi olan “Yarım ay”dır.

Halfmoon özü vafli daşıyıcı olmasa da, yüksək temperaturlu epitaksial böyümə prosesləri zamanı reaktorun dayanıqlığının qorunmasında mühüm rol oynayır. SiC yarımkeçirici istehsalı daha böyük vaflilərə və daha sərt proses nəzarətinə doğru irəlilədikcə, daxili reaktor komponentlərinin dizaynı və material performansı getdikcə daha çox əhəmiyyət kəsb edir.

LPE Reaksiya Palatasını başa düşmək

LPE (Liquid Phase Epitaxy) yarımkeçirici istehsalında istifadə olunan kristal böyümə üsuludur. SiC epitaksi sistemlərində reaksiya kamerası aşağıdakıları əhatə edən son dərəcə tələbkar şərtlər altında işləyir:

• Yüksək temperaturlar
• Reaktiv proses qazları
• Uzun istilik dövrləri
• Ciddi çirklənmə nəzarəti
• Sabit qaz axını tələbləri

LPE reaktorları kimi müasir SiC epitaksiya sistemləri çox dərəcədə sabit istilik sahəsi strukturlarına və reaksiya kamerası daxilində qaz axınının idarə edilməsinə əsaslanır. Temperaturun paylanmasında və ya qaz axınının vahidliyində hətta kiçik dəyişikliklər epitaksial təbəqənin keyfiyyətinə və vafli tutarlılığına birbaşa təsir göstərə bilər.

LPE PE1O6 SiC epitaksi reaktoru, təkmil SiC vafli böyüməsi üçün istifadə edilən üfüqi isti divar sistemi.

Kameranın içərisində çoxlu qrafit əsaslı komponentlər epitaksial böyümə üçün idarə olunan istilik və kimyəvi mühit yaratmaq üçün birlikdə işləyir. Yarım ay bu dəstəkləyici struktur komponentlərdən biridir.

Niyə "Yarım Ay" Adlanır?

Hissə adını əsasən formasına görə alır. Bir çox LPE reaktorlarında komponent isti zonanın ətrafında quraşdırıldıqda yarımdairəvi və ya aypara quruluşa bənzəyir.

Fərqli avadanlıq istehsalçıları bir az fərqli dizaynlardan istifadə edirlər. Bəzi Halfmoon hissələri daha qalındır, bəziləri əlavə dəstək strukturlarını ehtiva edir, bəziləri isə kameranın içərisində fırlanan birləşmələrlə birbaşa bağlıdır.

Faktiki reaktor sistemlərində, həndəsə adətən bir universal standarta riayət etməkdənsə, istilik sahəsi və kameranın düzülüşü ilə birlikdə optimallaşdırılır.

Yarım Ay Komponentinin funksiyaları

Reaktor dizaynları fərqli olsa da, Halfmoon komponentləri adətən bir neçə vacib funksiyaya kömək edir.

1. Dəstəkləyici Reaktor Strukturları

Epitaksi reaktorunun içərisində bir çox qrafit hissələri istilik dövrləri zamanı dəfələrlə genişlənir və daralır. Buna görə daxili dəstək komponentlərinin mexaniki dayanıqlığı uzun istehsal dövrlərində vacib olur.

Bəzi reaktor konstruksiyalarında Yarım Ay yüksək temperaturda iş şəraitində yaxınlıqdakı kamera strukturlarının nisbi mövqeyini saxlamağa kömək edir. Hətta kiçik deformasiya kameranın düzülməsinə və ya prosesin təkrarlanmasına təsir göstərə bilər.

2. Qaz axınının sabitliyinə kömək etmək

SiC reaktorunda qaz axınının davranışı xaricdən göründüyündən daha mürəkkəbdir. Yüksək temperaturda kameranın daxilində hətta nisbətən kiçik struktur dəyişiklikləri də yerli axın şəraitini dəyişə bilər.

Reaktor platformasından asılı olaraq, Yarım Ay dolayı yolla proses qazlarının isti zona bölgəsi ətrafında hərəkət etməsinə təsir göstərə bilər. Bu, reaktorun inkişafı zamanı daxili kamera həndəsəsinin tez-tez diqqətlə optimallaşdırılmasının səbəblərindən biridir.

3. İstilik sahəsinin koordinasiyası

Müasir epitaksiya sistemləri diqqətlə idarə olunan istilik qradiyenti tələb edir. Kamera içərisində qrafit komponentlərinin təşkili istilik paylanmasına və istilik səmərəliliyinə təsir göstərir.

Yarım ayın komponentləri dolayı yolla təsir edə bilər:

• İstilik əksi
• Termal balans
• Yerli temperatur sabitliyi
• Termal qoruyucu performans

Bu, böyük ölçülü vafli emalı üçün getdikcə daha vacib olur.

4. Dəstəkləyici Mexaniki Fırlanma Sistemləri

Bəzi LPE sistemləri epitaksial böyümə zamanı çökmə vahidliyini yaxşılaşdırmaq üçün fırlanan birləşmələrdən istifadə edir. Bu konfiqurasiyalarda Aşağı Yarım ay kamera daxilində yaxınlıqdakı fırlanan və ya dəstəkləyici strukturlarla birləşdirilə bilər.

Mexanik tələblər olduqca tələbkar ola bilər, çünki reaktor həm yüksək temperaturda, həm də kimyəvi reaktiv şəraitdə davamlı işləməlidir.

Niyə qrafit hələ də reaktor sistemlərində geniş istifadə olunur

Bu gün də qrafit yarımkeçirici istilik sahəsində tətbiqləri üçün ən praktik materiallardan biri olaraq qalır. Nisbətən yüngüldür, mürəkkəb formalarda emal edilə bilər və bir çox metalın sıradan çıxacağı temperaturlarda sabit xüsusiyyətlərini saxlayır.

Reaktor istehsalçıları üçün başqa bir üstünlük, qrafitin dar kamera boşluqlarında quraşdırılmış komponentlər üçün vacib olan dəqiq emallara yaxşı cavab verməsidir.

Eyni zamanda, çılpaq qrafitin də məhdudiyyətləri var. Reaktiv proses qazlarına uzunmüddətli məruz qalma və təkrar istilik dövriyyəsi zamanı səth tədricən pisləşə və ya hissəciklər yarada bilər. Bu səbəbdən, örtülmüş qrafit strukturları müasir SiC epitaksi sistemlərində çox istifadə olunur.

CVD SiC örtüyünün rolu

CVD SiC (Kimyəvi Buxar Depoziti Silikon Karbid) örtüyü SiC epitaksi sistemlərində qrafit reaktor komponentlərində geniş istifadə olunur.

Kaplama qrafit səthində sıx bir qoruyucu təbəqə əmələ gətirir və yaxşılaşmaya kömək edir:

• Korroziyaya davamlılıq
• Səthin təmizliyi
• Aşınma müqaviməti
• Termal şok performansı
• Proses sabitliyi

SiC ilə örtülmüş qrafit komponentləri indi çox vaxt tapılır:

• Suseptorlar
• Gofret daşıyıcıları
• Kamera laynerləri
• Qaz axını komponentləri
• Yarım ay məclisləri

Niyə daha çox şirkət TaC örtüklərini öyrənir

Son illərdə TaC örtüyü qabaqcıl yarımkeçirici termal sahə tətbiqlərində, xüsusən də yüksək temperaturda SiC proseslərində daha çox diqqəti cəlb etməyə başladı.

Səbəblərdən biri, bəzi yeni nəsil kristal inkişaf sistemlərinin adi örtük materiallarının uzun proses dövrlərində daha çox istilik və kimyəvi stresslə üzləşə biləcəyi şəraitdə işləməsidir.

Ənənəvi SiC örtükləri ilə müqayisədə, TaC ümumiyyətlə son dərəcə yüksək temperaturda daha güclü kimyəvi sabitlik göstərir. Bu səbəbdən tədqiqatçılar və avadanlıq istehsalçıları onun gələcək yüksək temperaturlu reaktor sistemləri üçün potensialını qiymətləndirməyə davam edirlər.

Reaktor ətrafında istilik izolyasiya materialları

Struktur qrafit hissələri ilə yanaşı, istilik izolyasiya materialları da reaktorun işinə güclü təsir göstərir.

Yarımkeçirici sistemlər tez-tez istifadə edir:

• Yumşaq qrafit hiss
• Sərt qrafit hiss
• PAN əsaslı karbon lif keçə
• Karbon kompozit izolyasiya materialları

Bu materiallar istilik itkisini azaltmağa və uzun böyümə dövrlərində sabit temperatur paylanmasına kömək edir.

Müasir SiC Epitaksiyasında Artan Tələblər

SiC sənayesi 200 mm vafli platformalara doğru irəlilədikcə, daxili reaktor komponentləri istilik sabitliyi, ölçülü dəqiqlik və çirklənməyə nəzarət üçün getdikcə daha ciddi tələblərlə üzləşir.

Elektrikli nəqliyyat vasitələrinin, bərpa olunan enerji sistemlərinin və yüksək tezlikli elektrik elektronikasının sürətli inkişafı SiC vaflilərə tələbatı sürətləndirir.

Vafli ölçüləri 4 düymdən 6 düymlü və 8 düymlü platformalara qədər artdıqca, reaktor komponentləri aşağıdakılar üçün daha sərt tələblərə cavab verməlidir:

• Ölçü dəqiqliyi
• Kaplamanın vahidliyi
• İstilik sabitliyi
• Təmizliyə nəzarət
• Mexanik etibarlılıq

Hətta Halfmoon montajları kimi dəstəkləyici kamera komponentləri texniki cəhətdən daha tələbkar olur.

Nəticə

Yarım ay LPE reaksiya kamerasının içərisində nisbətən sadə qrafit strukturu kimi görünə bilər, lakin o, istilik sabitliyi, qaz axınının koordinasiyası və mexaniki dəstək daxil olmaqla reaktorun işinin bir neçə mühüm aspektinə töhfə verir.

Onun təkamülü yarımkeçirici istehsalında daha geniş tendensiyaları da əks etdirir: daha yüksək temperaturlar, daha təmiz proseslər, daha böyük vaflilər və daha təkmil material mühəndisliyi.

SiC epitaxy texnologiyası inkişaf etməyə davam etdikcə, reaktor komponentləri və örtük texnologiyaları çox güman ki, daha da ixtisaslaşmış və performansa əsaslanacaq.