Niyə SiC örtüklü Qrafit Suseptor uğursuz olur? - VeTek yarımkeçirici

SIC örtülmüş qrafit suseptorunun uğursuzluq amillərinin təhlili

Adətən, epitaksial sic örtüklü qrafit xəstəlikləri tez-tez xarici i-də məruz qalıremal prosesindən, yükləmə-boşaltmadan və ya təsadüfi insan toqquşmasından qaynaqlana bilən istifadə zamanı mpact. Lakin əsas təsir faktoru hələ də vaflilərin toqquşmasından qaynaqlanır. Həm sapfir, həm də SiC substratları çox sərtdir. Zərbə problemi xüsusilə yüksək sürətli MOCVD avadanlıqlarında yaygındır və onun epitaksial diskinin sürəti 1000 rpm-ə çata bilər. Dəzgahın işə salınması, bağlanması və istismarı zamanı ətalətin təsiri ilə sərt substrat tez-tez atılır və epitaksial disk çuxurunun yan divarına və ya kənarına dəyir, SiC örtüyünün zədələnməsinə səbəb olur. Xüsusilə yeni nəsil böyük MOCVD avadanlıqları üçün onun epitaksial diskinin xarici diametri 700 mm-dən çoxdur və güclü mərkəzdənqaçma qüvvəsi substratın təsir qüvvəsini daha böyük və dağıdıcı gücü daha güclü edir.

NH3 yüksək temperaturlu pirolizdən sonra çox miqdarda Atomçı H istehsal edir və Atom HT, qrafit mərhələsində karbonda güclü reaktivliyə malikdir. Çatdakı məruz qalmış qrafit substratına toxunanda, qrafiti möhkəm bir şəkildə düzəldəcək, qazlı karbohidrogenlər (NH3 + C → HCN + H2 yaratmaq üçün reaksiya göstəriləcək və boşluq daxil olmaqla tipik bir quyu quruluşu meydana gətirir sahə və məsaməli bir qrafit sahəsi. Hər epitaxial prosesdə, çuxurlar, çatlaqlardan çox miqdarda karbohidrogen qazını davamlı olaraq buraxır, proses atmosferinə qarışacaq, hər epitaxy tərəfindən böyüdülən epitaksial gofretlərin keyfiyyətinə təsir edəcək və nəhayət qrafit diskinin erkən qırıldığına səbəb olacaqdır.

Ümumiyyətlə, çörək qabında istifadə olunan qaz az miqdarda H2 Plus N2-dir. H2, ALN və Algan kimi diskin səthindəki əmanətlərlə reaksiya vermək üçün istifadə olunur və N2 reaksiya məhsullarını təmizləmək üçün istifadə olunur. Bununla birlikdə, H2 / 1300 ℃ də hətta hətta yüksək komponentlər kimi əmanətlər çıxarmaq çətindir. Adi LED məhsulları üçün çörək qabını təmizləmək üçün az miqdarda H2 istifadə edilə bilər; Bununla birlikdə, Gan Elektrik Cihazları və RF çipləri kimi daha yüksək tələbləri olan məhsullar üçün CL2 qazı tez-tez çörək qabını təmizləmək üçün istifadə olunur, lakin dəyəri, lövhə həyatının LED üçün istifadə olunanlarla müqayisədə çox azalmasıdır. Çünki CL2, yüksək temperaturda sic örtükləri (CL2 + SIC → SIC + C) düzəldə bilər və səthdə bir çox korroziya deşikləri və qalıqsız pulsuz karbonu təşkil edə bilər, CL2, SIC örtüyünün taxıl sərhədlərini qarışdırır və sonra taxılları korlayır çatlamağa və uğursuzluğa qədər örtük gücünün azalması.

Sic epitaxial qaz və sic örtük çatışmazlığı

SIC Epitaxial qazına əsasən H2 (daşıyıcı qazı), SIH4 və ya SICL4 (SI mənbəyi), CCL4 və ya CCL4 (C mənbəyi), N2 (N2, Dopinq üçün), Dopinq üçün), Doping üçün TMA (timetyaluminum) ), HCL + H2 (In-Situ etching). SIC Epitaxial Core Kimyəvi reaksiya: SIH4 + C3H8 → SIC + BYPROUCT (Təxminən 1650 ℃). Sic substrates sic epitaxy qarşısında təmizlənməlidir. Yaş təmizlik, mexaniki müalicədən sonra substratın səthini yaxşılaşdıra və çox oksidləşmə və azalma yolu ilə artıq çirkləri aradan qaldıra bilər. Sonra HCL + H2 istifadə edərək, SI-nin incə işləməsini effektiv şəkildə inkişaf etdirə, SI mənbəyinin yaranma effektivliyini effektiv şəkildə inkişaf etdirə bilər və tək kristal səthini daha sürətli və daha yaxşı, böyüməni sürətləndirərək sic epitaxial təbəqə qüsurlarını qiymətləndirmək və effektiv şəkildə azaltmaq. Bununla birlikdə, HCL + H2 in-substrate situ olan SIC substraty, eyni zamanda, hissələri (SIC + H2 → SIH4 + C), sic örtüyünə az miqdarda korroziyaya da səbəb olacaqdır. SIC əmanətləri epitaxial soba ilə artmağa davam etdiyi üçün bu korroziya az təsir göstərir.

SiC tipik polikristal materialdır. Ən çox yayılmış kristal strukturlar 3C-SiC, 4H-SiC və 6H-SiC-dir, bunlar arasında 4H-SiC əsas cihazlar tərəfindən istifadə edilən kristal materialdır. Kristal formasına təsir edən əsas amillərdən biri reaksiya temperaturudur. Temperatur müəyyən bir temperaturdan aşağı olarsa, digər kristal formaları asanlıqla əmələ gələcək. Sənayedə geniş istifadə olunan 4H-SiC epitaksinin reaksiya temperaturu 1550 ~ 1650 ℃-dir. Temperatur 1550℃-dən aşağı olarsa, 3C-SiC kimi digər kristal formalar asanlıqla əmələ gələcək. Bununla belə, 3C-SiC adətən SiC örtüklərində istifadə olunan kristal formasıdır. Təxminən 1600 ℃ reaksiya temperaturu 3C-SiC həddinə çatmışdır. Buna görə də, SiC örtüklərinin ömrü əsasən SiC epitaksinin reaksiya temperaturu ilə məhdudlaşır.

SIC örtükləri üzərində SIC yataqlarının artım tempi çox sürətli olduğundan, üfüqi isti divar sic epitaxial avadanlıqlar bağlanmalıdır və içəridə olan sic örtük hissələri bir müddət davamlı istehsaldan sonra aparılmalıdır. SIC-ni SIC kimi sic kimi artıq əmanətlər mexaniki sürtünmə → toz çıxarılması → ultrasəs təmizlənməsi → yüksək temperatur təmizlənməsi ilə çıxarılır. Bu metodun bir çox mexaniki prosesi var və örtüyə mexaniki ziyan vurmaq asandır.

Qarşılaşan bir çox problemi nəzərə alaraqSiC örtüyüSIC epitaxial avadanlıqlarında, SIC örtüyünün əla performansı ilə birlikdə SIC kristal böyümə avadanlıqlarının əla performansı ilə birləşdirilmiş, sic örtüyünü əvəz edirSiC epitaksialTaC örtüklü avadanlıq tədricən avadanlıq istehsalçılarının və avadanlıq istifadəçilərinin vizyonuna daxil oldu. Bir tərəfdən, TaC 3880 ℃-ə qədər ərimə nöqtəsinə malikdir və yüksək temperaturda NH3, H2, Si və HCl buxarı kimi kimyəvi korroziyaya davamlıdır və son dərəcə güclü yüksək temperatur müqavimətinə və korroziyaya davamlıdır. Digər tərəfdən, TaC örtüyündə SiC-nin böyümə sürəti SiC örtüyündəki SiC-nin böyümə sürətindən xeyli yavaşdır, bu da böyük miqdarda hissəciklərin düşməsi və qısa avadanlığın istismar dövrü problemlərini və SiC kimi artıq çöküntüləri yüngülləşdirə bilər. ilə güclü kimyəvi metallurgiya interfeysi yarada bilməzTac örtüklüvə artıq çöküntüləri sic homogene olaraq sic örtük üzərində böyüdüləndən daha asandır.