Yarımkeçirici epitaksiya üçün nə üçün SiC ilə örtülmüş qrafit suseptoru vacibdir

Yarımkeçirici cihazlar daha yüksək gücə, daha yüksək tezlikə və daha çox inteqrasiyaya doğru təkamül etməyə davam etdikcə, epitaksial böyümə avadanlığına qoyulan tələblər getdikcə daha çox tələb olunur. SiC güc qurğuları, GaN RF komponentləri, LED çipləri və ya silikon epitaksial vaflilər istehsal etməsindən asılı olmayaraq, istehsalçılar reaktorun içərisində bir kritik komponentə - SiC ilə örtülmüş qrafit həssaslığına etibar edirlər.

Reaksiya kamerasından kənarda nadir hallarda görünsə də, bu komponent vafli temperaturun vahidliyinə, hissəciklərin əmələ gəlməsinə, örtükün istifadə müddətinə və nəticədə cihazın məhsuldarlığına birbaşa təsir göstərir.

SiC ilə örtülmüş qrafit həb nədir?

SiC ilə örtülmüş qrafit tutucu, sıx Kimyəvi Buxar Çöküntüsü (CVD) silisium karbid örtüyü ilə qorunan dəqiqliklə işlənmiş qrafit komponentidir.

Bir epitaksial reaktorun içərisində həssas bir neçə kritik funksiyanı yerinə yetirir:

• Böyümə prosesi boyunca yarımkeçirici vafliləri dəstəkləyir
• İstiliyi qızdırıcıdan vafliyə bərabər şəkildə ötürür
• Filmin vahidliyini yaxşılaşdırmaq üçün vafli ilə birlikdə fırlanır
• Təkrarlanan istilik dövriyyəsi altında ölçü sabitliyini qoruyur
• Qrafit substratı aşındırıcı proses qazlarından qoruyur

Prosesdən asılı olaraq, reseptorlar pancake reseptorları, çəlləklər üçün reseptorlar, qablar, vafli daşıyıcılar və ya fərdiləşdirilmiş reaktor komponentləri kimi dizayn edilə bilər.

Niyə çılpaq qrafitdən istifadə etmirsiniz?

Qrafit uzun müddət ən yaxşı yüksək temperatur mühəndislik materiallarından biri kimi tanınır, çünki aşağıdakı xüsusiyyətlərə malikdir:

· Əla istilik keçiriciliyi

· Aşağı istilik genişlənmə əmsalı

· Yüksək temperatur sabitliyi

· Asan emal

· Aşağı sıxlıq

Bununla belə, çılpaq qrafit birbaşa yarımkeçirici emal üçün yararsızdır.

Epitaksiya zamanı H₂, HCl, NH₃, silan, xlorosilanlar və metal-üzvi prekursorlar kimi proses qazları davamlı olaraq açıq qrafit səthlərinə hücum edir. Zamanla qrafit oksidləşməyə, korroziyaya və karbon hissəciklərini buraxmağa başlayır.

Bu hissəciklər ola bilər:

· vafliləri çirkləndirmək,

· qüsur sıxlığını artırmaq,

· epitaksial vahidliyi azaltmaq,

· reaktorun texniki xidmət intervallarını qısaltmaq.

Buna görə demək olar ki, bütün müasir yarımkeçirici reaktorlar açıq qrafit əvəzinə qoruyucu keramika örtüklərindən istifadə edirlər.

Niyə silikon karbid üstünlük verilən örtükdür?

BN, ZrB₂, TaC və müxtəlif oksid örtükləri daxil olmaqla mövcud örtük materialları arasında CVD silisium karbidi istilik, kimyəvi və mexaniki xassələrin əla balansını təklif etdiyi üçün sənaye standartına çevrilmişdir.

Əsas üstünlüklərə aşağıdakılar daxildir:

• Görkəmli Kimyəvi Müqavimət: Sıx SiC aşındırıcı qazların qrafit substratına çatmasının qarşısını alır, komponentin ömrünü kəskin şəkildə artırır.
• Əla istilik keçiriciliyi: Yüksək istilik keçiriciliyi vaflidə əla temperatur vahidliyini qoruyarkən sürətli istilik ötürməsinə imkan verir.
• Aşağı Termal Genişlənmə Uyğunsuzluğu: SiC-nin termal genişlənmə əmsalı qrafitlə yaxından uyğunlaşır, təkrar isitmə və soyutma dövrləri zamanı daxili gərginliyi azaldır.
• Yüksək Sərtlik: Kaplama vafli yükləmə və reaktorun işləməsi zamanı aşınmaya davamlıdır.
• Yüksək Saflıq: Yüksək keyfiyyətli CVD SiC örtükləri metal çirklənməsini və hissəciklərin əmələ gəlməsini minimuma endirir - qabaqcıl yarımkeçirici istehsalı üçün kritikdir.

Niyə Kimyəvi Buxar Çöküntüsü (CVD)?

Müxtəlif örtük texnologiyaları mövcuddur, o cümlədən:

· Plazma çiləmə

· Sol-gel örtüyü

· Elektroforetik çökmə

· Paket sementasiyası

· Fırça örtüyü

Bununla belə, yarımkeçiricilərin istehsalı əsasən Kimyəvi Buxar Depozitinə (CVD) üstünlük verir, çünki o, aşağıdakılarla örtüklər istehsal edir:

· son dərəcə yüksək təmizlik,

· əla sıxlıq,

· vahid qalınlıq,

· üstün yapışma,

· aşağı məsaməlilik,

· mürəkkəb həndəsələrdə əla uyğunluq.

Tez-tez məsamələri və zəif interfeysləri ehtiva edən püskürtülmüş örtüklərdən fərqli olaraq, CVD SiC qrafit substratına kimyəvi cəhətdən bağlanmış sıx kristal təbəqə əmələ gətirir və bu, sərt proses şəraitində əhəmiyyətli dərəcədə daha uzun xidmət müddəti ilə nəticələnir.

Tipik Tətbiqlər

SiC ilə örtülmüş qrafit komponentləri aşağıdakılarda geniş istifadə olunur:

SiC Epitaxy: MOSFET-lər, SBD-lər və digər güc cihazları üçün homoepitaksial böyümə zamanı keçirici və yarıizolyasiya edən SiC vafliləri dəstəkləyir.

Silicon Epitaxy: CMOS və güc yarımkeçirici istehsalında istifadə edilən silikon vafli epitaksi üçün sabit istilik platformaları təmin edir.

GaN Epitaxy: RF cihazları, HEMT-lər, MicroLED-lər və güc elektronikası üçün GaN-on-Si və GaN-on-SiC artımının dəstəklənməsi.

LED İstehsalı: Mavi, yaşıl, UV və MicroLED epitaksial artım üçün MOCVD reaktorlarında istifadə olunur.

Nəticə

Yarımkeçirici proseslər daha böyük vaflilərə, daha sıx proses pəncərələrinə və daha aşağı qüsur sıxlığına doğru irəlilədikcə, yüksək performanslı reaktor komponentlərinin əhəmiyyəti artmaqda davam edir.

CVD SiC ilə örtülmüş qrafit qəbulediciləri əvəzolunmaz hala gəldi, çünki onlar qrafitin üstün istilik performansını silisium karbidin üstün kimyəvi müqaviməti, saflığı və davamlılığı ilə birləşdirirlər.

SiC güc cihazları, GaN RF elektronikası, LED istehsalı və ya silikon epitaksi üçün yüksək keyfiyyətli SiC örtüklü qrafit komponentlərinə sərmayə qoymaq birbaşa daha yüksək məhsuldarlığa, avadanlıqların işləmə müddətinə və istehsal xərclərinin azalmasına kömək edir.