Зашто Грапхите Сусцептор обложен СиЦ не ради? - ВеТек Семицондуцтор

Анализа фактора отказа графитног сусцептора обложеног СиЦ

Обично су епитаксијални СиЦ обложени графитни пријемници често подвргнути спољашњем иутицаја током употребе, који може бити последица процеса руковања, утовара и истовара или случајног судара са људима. Али главни фактор утицаја и даље долази од судара плочица. И сафир и СиЦ супстрати су веома тврди. Проблем са ударом је посебно чест код МОЦВД опреме велике брзине, а брзина њеног епитаксијалног диска може да достигне и до 1000 о/мин. Током покретања, гашења и рада машине, услед дејства инерције, тврда подлога се често баца и удара у бочни зид или ивицу епитаксијалне јаме диска, узрокујући оштећење СиЦ премаза. Посебно за нову генерацију велике МОЦВД опреме, спољни пречник њеног епитаксијалног диска је већи од 700 мм, а јака центрифугална сила чини ударну силу подлоге већом, а деструктивну моћ јачом.

НХ3 производи велику количину атомског Х након високотемпературне пиролизе, а атомски Х има јаку реактивност на угљеник у фази графита. Када дође у контакт са изложеном графитном подлогом на пукотини, снажно ће нагризати графит, реаговати на стварање гасовитих угљоводоника (НХ3+Ц→ХЦН+Х2) и формирати бушотине у графитној подлози, што резултира типичном структуром бушотине укључујући шупљину. област и област порозног графита. У сваком епитаксијалном процесу, бушотине ће континуирано испуштати велику количину угљоводоничког гаса из пукотина, мешати се у процесну атмосферу, утицати на квалитет епитаксијалних плочица које се узгајају сваком епитаксијом и коначно ће довести до раног одлагања графитног диска.

Уопштено говорећи, гас који се користи у плеху за печење је мала количина Х2 плус Н2. Х2 се користи да реагује са наслагама на површини диска као што су АлН и АлГаН, а Н2 се користи за чишћење продукта реакције. Међутим, наслаге као што су компоненте са високим садржајем Ал је тешко уклонити чак и на Х2/1300℃. За обичне ЛЕД производе, мала количина Х2 може се користити за чишћење посуде за печење; међутим, за производе са вишим захтевима као што су ГаН уређаји за напајање и РФ чипови, гас Цл2 се често користи за чишћење посуде за печење, али цена је што је животни век посуде знатно смањен у поређењу са оним који се користи за ЛЕД. Пошто Цл2 може кородирати СиЦ премаз на високој температури (Цл2+СиЦ→СиЦл4+Ц), и формирати многе рупе од корозије и остатак слободног угљеника на површини, Цл2 прво кородира границе зрна СиЦ превлаке, а затим кородира зрна, што доводи до смањење чврстоће премаза до пуцања и квара.

СиЦ епитаксијални гас и отказ СиЦ превлаке

СиЦ епитаксијални гас углавном укључује Х2 (као гас носач), СиХ4 или СиЦл4 (обезбеђује извор Си), Ц3Х8 или ЦЦл4 (обезбеђује Ц извор), Н2 (обезбеђује извор Н, за допинг), ТМА (триметилалуминијум, обезбеђује Ал извор, за допинг ), ХЦл+Х2 (јеткање на лицу места). Хемијска реакција СиЦ епитаксијалног језгра: СиХ4+Ц3Х8→СиЦ+нуспродукт (око 1650℃). СиЦ подлоге морају бити мокро очишћене пре СиЦ епитаксије. Влажно чишћење може побољшати површину подлоге након механичке обраде и уклонити вишак нечистоћа кроз вишеструку оксидацију и редукцију. Затим коришћење ХЦл+Х2 може побољшати ефекат јеткања на лицу места, ефикасно инхибирати формирање кластера Си, побољшати ефикасност коришћења извора Си и нагризати површину монокристала брже и боље, формирајући јасан корак раста површине, убрзавајући раст брзину, и ефикасно смањење дефекта епитаксијалног слоја СиЦ. Међутим, док ХЦл+Х2 нагриза СиЦ супстрат ин-ситу, то ће такође изазвати малу количину корозије на СиЦ премазу на деловима (СиЦ+Х2→СиХ4+Ц). Пошто наслаге СиЦ настављају да се повећавају са епитаксијалном пећи, ова корозија има мали ефекат.

СиЦ је типичан поликристални материјал. Најчешће кристалне структуре су 3Ц-СиЦ, 4Х-СиЦ и 6Х-СиЦ, међу којима је 4Х-СиЦ кристални материјал који користе главни уређаји. Један од главних фактора који утичу на кристални облик је температура реакције. Ако је температура нижа од одређене температуре, лако ће се створити други кристални облици. Реакциона температура 4Х-СиЦ епитаксије која се широко користи у индустрији је 1550 ~ 1650 ℃. Ако је температура нижа од 1550 ℃, лако ће се створити други кристални облици као што је 3Ц-СиЦ. Међутим, 3Ц-СиЦ је кристални облик који се обично користи у СиЦ премазима. Реакциона температура од око 1600 ℃ достигла је границу од 3Ц-СиЦ. Стога је животни век СиЦ премаза углавном ограничен температуром реакције СиЦ епитаксије.

Пошто је стопа раста талога СиЦ на СиЦ премазима веома брза, хоризонталну СиЦ епитаксијалну опрему са врућим зидом треба искључити, а делове СиЦ премаза који се налазе унутра треба извадити након континуиране производње током одређеног временског периода. Вишак наслага као што је СиЦ на деловима премаза СиЦ уклања се механичким трењем → уклањањем прашине → ултразвучним чишћењем → пречишћавањем на високим температурама. Ова метода има много механичких процеса и лако је изазвати механичка оштећења премаза.

С обзиром на многе проблеме са којима се суочаваСиЦ премазу СиЦ епитаксијалној опреми, у комбинацији са одличним перформансама ТаЦ премаза у опреми за раст кристала СиЦ, замењујући СиЦ премаз уСиЦ епитаксијалниопрема са ТаЦ премазом постепено је ушла у визију произвођача опреме и корисника опреме. С једне стране, ТаЦ има тачку топљења до 3880 ℃ и отпоран је на хемијску корозију као што су НХ3, Х2, Си и ХЦл паре на високим температурама, и има изузетно јаку отпорност на високе температуре и отпорност на корозију. С друге стране, стопа раста СиЦ на ТаЦ премазу је много спорија од брзине раста СиЦ на СиЦ премазу, што може ублажити проблеме велике количине честица које пада и кратког циклуса одржавања опреме, као и вишка седимената као што је СиЦ. не може формирати јаку хемијску металуршку везу саТаЦ премаз, а вишак седимената је лакше уклонити него СиЦ хомогено узгајан на СиЦ премазу.