Napa Susceptor Grafit sing dilapisi SiC gagal? - VeTek Semikonduktor

Analisis Faktor Gagal SiC Coated Graphite Susceptor

Biasane, epitaxial SiC ditutupi grafit Susceptors asring ngalami external ipengaruh nalika nggunakake, kang bisa teka saka proses nangani, loading lan unloading, utawa tabrakan manungsa sengaja. Nanging faktor impact utama isih teka saka tabrakan wafer. Substrat sapir lan SiC banget atos. Masalah impact utamane umum ing peralatan MOCVD kanthi kacepetan dhuwur, lan kacepetan disk epitaxial bisa nganti 1000 rpm. Sajrone wiwitan, mati lan operasi mesin, amarga efek inersia, substrate hard asring dibuwang lan tekan tembok sisih utawa pinggir pit epitaxial disk, nyebabake karusakan ing lapisan SiC. Utamané kanggo generasi anyar saka peralatan MOCVD gedhe, diameteripun njaba saka disk epitaxial sawijining luwih saka 700mm, lan pasukan centrifugal kuwat ndadekake pasukan impact saka landasan luwih lan daya ngrusak kuwat.

NH3 ngasilake jumlah H atom sing akeh sawise pirolisis suhu dhuwur, lan atom H nduweni reaktivitas sing kuat kanggo karbon ing fase grafit. Nalika kontak substrat grafit kapapar ing retak, iku bakal banget etch grafit, reaksi kanggo generate hidrokarbon gas (NH3 + C → HCN + H2), lan mbentuk bolongan ing landasan grafit, asil ing struktur borehole khas kalebu kothong. area lan area grafit keropos. Ing saben proses epitaxial, boreholes bakal terus-terusan ngeculake jumlah gedhe saka gas hidrokarbon saka retak, nyampur menyang atmosfer proses, mengaruhi kualitas wafer epitaxial thukul dening saben epitaxy, lan pungkasanipun nimbulaké grafit disk kanggo scrapped awal.

Umumé, gas sing digunakake ing tray manggang yaiku jumlah cilik H2 plus N2. H2 digunakake kanggo reaksi karo celengan ing lumahing disk kayata AlN lan AlGaN, lan N2 digunakake kanggo ngresiki produk reaksi. Nanging, celengan kayata komponen Al dhuwur angel dibusak sanajan ing H2/1300 ℃. Kanggo produk LED biasa, jumlah cilik H2 bisa digunakake kanggo ngresiki tray baking; Nanging, kanggo produk karo syarat sing luwih dhuwur kayata piranti daya GaN lan Kripik RF, gas Cl2 asring digunakake kanggo ngresiki tray baking, nanging biaya sing urip tray wis suda banget dibandhingake sing digunakake kanggo LED. Amarga Cl2 bisa corrode lapisan SiC ing suhu dhuwur (Cl2 + SiC → SiCl4 + C), lan mbentuk akeh bolongan korosi lan sisa karbon free ing lumahing, Cl2 pisanan corrodes wates gandum lapisan SiC, lan banjur corrodes pari-parian, asil ing nyuda kekuatan lapisan nganti retak lan gagal.

Gas epitaxial SiC lan kegagalan lapisan SiC

Gas epitaxial SiC utamane kalebu H2 (minangka gas pembawa), SiH4 utawa SiCl4 (nyedhiyakake sumber Si), C3H8 utawa CCl4 (nyedhiyakake sumber C), N2 (nyedhiyakake sumber N, kanggo doping), TMA (trimethylaluminum, nyedhiyakake sumber Al, kanggo doping. ), HCl+H2 (etsa in-situ). Reaksi kimia inti epitaxial SiC: SiH4+C3H8→SiC+produk sampingan (sekitar 1650 ℃). Substrat SiC kudu diresiki teles sadurunge epitaksi SiC. Reresik udan bisa nambah permukaan substrat sawise perawatan mekanik lan mbusak keluwihan impurities liwat macem-macem oksidasi lan abang. Banjur nggunakake HCl + H2 bisa nambah efek etching in-situ, èfèktif nyandhet tatanan saka kelompok Si, nambah efficiency pemanfaatan sumber Si, lan etch lumahing kristal siji luwih cepet lan luwih, mbentuk langkah wutah lumahing cetha, akselerasi wutah. tingkat, lan kanthi efektif nyuda cacat lapisan epitaxial SiC. Nanging, nalika HCl + H2 etches substrat SiC ing-situ, iku uga bakal nimbulaké jumlah cilik saka korosi kanggo lapisan SiC ing bagean (SiC+H2→SiH4+C). Wiwit celengan SiC terus nambah karo tungku epitaxial, karat iki ora duwe efek cilik.

SiC minangka bahan polikristalin khas. Struktur kristal sing paling umum yaiku 3C-SiC, 4H-SiC lan 6H-SiC, ing antarane yaiku 4H-SiC minangka bahan kristal sing digunakake dening piranti mainstream. Salah sawijining faktor utama sing mengaruhi wujud kristal yaiku suhu reaksi. Yen suhu luwih murah tinimbang suhu tartamtu, wangun kristal liyane bakal gampang digawe. Suhu reaksi 4H-SiC epitaxy sing digunakake ing industri yaiku 1550 ~ 1650 ℃. Yen suhu luwih murah tinimbang 1550 ℃, wangun kristal liyane kayata 3C-SiC bakal gampang digawe. Nanging, 3C-SiC minangka wangun kristal sing umum digunakake ing lapisan SiC. Suhu reaksi kira-kira 1600 ℃ wis tekan wates 3C-SiC. Mulane, urip lapisan SiC utamane diwatesi dening suhu reaksi epitaksi SiC.

Amarga tingkat pertumbuhan simpenan SiC ing lapisan SiC cepet banget, peralatan epitaxial SiC tembok panas horisontal kudu ditutup lan bagean lapisan SiC kudu dicopot sawise produksi terus-terusan sajrone sawetara wektu. Celengan keluwihan kayata SiC ing bagean lapisan SiC dibusak kanthi gesekan mekanik → mbusak bledug → reresik ultrasonik → pemurnian suhu dhuwur. Cara iki nduweni akeh proses mekanik lan gampang nyebabake karusakan mekanik ing lapisan kasebut.

Ing tampilan saka akeh masalah sing diadhepi deninglapisan SiCing peralatan epitaxial SiC, digabungake karo kinerja lapisan TaC sing apik ing peralatan pertumbuhan kristal SiC, ngganti lapisan SiC ingSiC epitaxialperalatan karo lapisan TaC wis mboko sithik mlebu sesanti manufaktur peralatan lan pangguna peralatan. Ing tangan siji, TaC nduweni titik leleh nganti 3880 ℃, lan tahan kanggo korosi kimia kayata NH3, H2, Si, lan uap HCl ing suhu dhuwur, lan nduweni resistance suhu dhuwur banget lan resistance karat. Ing sisih liya, tingkat wutah SiC ing lapisan TaC luwih alon tinimbang tingkat pertumbuhan SiC ing lapisan SiC, sing bisa nyuda masalah partikel sing tiba lan siklus pangopènan peralatan sing cendhak, lan keluwihan endapan kayata SiC ora bisa mbentuk antarmuka Metallurgical kimia kuwat karolapisan TaC, lan keluwihan endhepan luwih gampang kanggo mbusak saka SiC homogeneously thukul ing lapisan SiC.