Неліктен SiC жабынымен қапталған графитті қабылдағыш істен шығады? - VeTek жартылай өткізгіш

SiC қапталған графит сусцепторының істен шығу факторларын талдау

Әдетте, эпитаксиалды SiC қапталған графит Қабырғалар жиі сыртқы i әсеріне ұшырайдыөңдеу процесінде, тиеу мен түсіруден немесе адамның кездейсоқ соқтығысуынан туындауы мүмкін пайдалану кезінде mpact. Бірақ негізгі импакт-фактор әлі күнге дейін вафлилердің соқтығысуы болып табылады. Сапфир де, SiC субстраттары да өте қатты. Соққы мәселесі әсіресе жоғары жылдамдықты MOCVD жабдықтарында жиі кездеседі және оның эпитаксиалды дискінің жылдамдығы 1000 айн / мин дейін жетуі мүмкін. Машинаны іске қосу, тоқтату және пайдалану кезінде инерция әсерінен қатты негіз жиі лақтырылып, эпитаксиалды дискі шұңқырының бүйір қабырғасына немесе жиегіне соғылып, SiC жабынының зақымдалуын тудырады. Әсіресе үлкен MOCVD жабдығының жаңа буыны үшін оның эпитаксиалды дискінің сыртқы диаметрі 700 мм-ден асады, ал күшті орталықтан тепкіш күш субстраттың әсер ету күшін үлкенірек және деструктивті қуатты күшейтеді.

NH3 жоғары температуралы пиролизден кейін көп мөлшерде атомдық Н шығарады, ал атомдық Н графит фазасында көміртегіге күшті реактивтілікке ие. Жарық жердегі ашық графиттік субстратпен байланысқан кезде, ол графитті қатты қатайтады, газ тәрізді көмірсутектер (NH3+C→HCN+H2) түзу үшін әрекеттеседі және графиттік субстратта ұңғымаларды қалыптастырады, нәтижесінде ұңғыманы қоса алғанда типтік ұңғыма құрылымы пайда болады. ауданы және кеуекті графит аймағы. Әрбір эпитаксиалды процесте ұңғымалар жарықтардан үздіксіз көмірсутек газының көп мөлшерін шығарады, технологиялық атмосфераға араласады, әрбір эпитаксистік пластинаның сапасына әсер етеді және соңында графит дискінің ерте сынуына әкеледі.

Жалпы айтқанда, пісіру науасында пайдаланылатын газ аз мөлшерде H2 плюс N2. H2 диск бетіндегі AlN және AlGaN сияқты шөгінділермен әрекеттесу үшін, ал N2 реакция өнімдерін тазарту үшін қолданылады. Дегенмен, жоғары Al құрамдастары сияқты шөгінділерді тіпті H2/1300℃ температурада жою қиын. Кәдімгі жарықдиодты өнімдер үшін пісіру науасын тазалау үшін H2 аз мөлшерін пайдалануға болады; дегенмен, GaN қуат құрылғылары мен RF чиптері сияқты жоғары талаптары бар өнімдер үшін Cl2 газы пісіру науасын тазалау үшін жиі пайдаланылады, бірақ құны жарық диодты үшін пайдаланылатынмен салыстырғанда науа қызмет ету мерзімін едәуір қысқартады. Cl2 жоғары температурада (Cl2+SiC→SiCl4+C) SiC жабындысын тоттандырып, бетінде көптеген коррозиялық саңылаулар мен қалдық бос көміртекті түзе алатындықтан, Cl2 алдымен SiC жабынының түйіршік шекараларын тоттандырады, содан кейін дәндерді коррозияға ұшыратады, нәтижесінде жабынның беріктігінің жарылып, бұзылғанға дейін төмендеуі.

SiC эпитаксиалды газы және SiC жабынының бұзылуы

SiC эпитаксиалды газы негізінен H2 (тасымалдаушы газ ретінде), SiH4 немесе SiCl4 (Si көзін қамтамасыз етеді), C3H8 немесе CCl4 (C көзін қамтамасыз етеді), N2 (қолайсыздандыру үшін N көзімен қамтамасыз етеді), TMA (қоспалау үшін Al көзін қамтамасыз ететін триметиалюминий) қамтиды. ), HCl+H2 (in-situ ою). SiC эпитаксиалды ядросының химиялық реакциясы: SiH4+C3H8→SiC+ жанама өнім (шамамен 1650℃). SiC эпитаксисі алдында SiC субстраттарын ылғалды тазалау керек. Ылғал тазалау механикалық өңдеуден кейін субстраттың бетін жақсартуға және көп тотығу және қалпына келтіру арқылы артық қоспаларды кетіруге болады. Содан кейін HCl + H2 пайдалану in-situ тазарту әсерін күшейтеді, Si кластерлерінің пайда болуын тиімді тежейді, Si көзінің пайдалану тиімділігін жақсартады және монокристалды бетті тезірек және жақсырақ өңдейді, өсуді жеделдете отырып, беттің айқын өсу қадамын қалыптастырады. жылдамдығын және SiC эпитаксиалды қабат ақауларын тиімді төмендетеді. Дегенмен, HCl+H2 SiC субстратын in-situ өңдегенімен, ол бөлшектердегі SiC жабынының аздаған коррозиясын тудырады (SiC+H2→SiH4+C). SiC шөгінділері эпитаксиалды пешпен ұлғая беретіндіктен, бұл коррозия аз әсер етеді.

SiC типтік поликристалды материал болып табылады. Ең көп таралған кристалдық құрылымдар 3C-SiC, 4H-SiC және 6H-SiC болып табылады, олардың ішінде 4H-SiC негізгі құрылғылар пайдаланатын кристалдық материал болып табылады. Кристалл формасына әсер ететін негізгі факторлардың бірі - реакция температурасы. Температура белгілі бір температурадан төмен болса, басқа кристалдық формалар оңай пайда болады. Өнеркәсіпте кеңінен қолданылатын 4H-SiC эпитаксисінің реакция температурасы 1550 ~ 1650 ℃. Температура 1550℃ төмен болса, 3C-SiC сияқты басқа кристалдық пішіндер оңай түзіледі. Дегенмен, 3C-SiC әдетте SiC жабындарында қолданылатын кристалды пішін болып табылады. Шамамен 1600℃ реакция температурасы 3C-SiC шегіне жетті. Сондықтан SiC жабындарының қызмет ету мерзімі негізінен SiC эпитаксисінің реакция температурасымен шектеледі.

SiC жабындарындағы SiC шөгінділерінің өсу қарқыны өте жылдам болғандықтан, көлденең ыстық қабырға SiC эпитаксистік жабдықты өшіріп, ішіндегі SiC жабын бөліктерін белгілі бір уақыт ішінде үздіксіз өндіруден кейін алып тастау керек. SiC жабынының бөліктеріндегі SiC сияқты артық шөгінділер механикалық үйкеліс → шаңды кетіру → ультрадыбыстық тазалау → жоғары температурада тазарту арқылы жойылады. Бұл әдіс көптеген механикалық процестерге ие және жабынға механикалық зақым келтіру оңай.

Көптеген проблемаларды ескере отырыпSiC жабыныSiC эпитаксиалды жабдықта, SiC кристалын өсіретін жабдықтағы TaC жабынының тамаша өнімділігімен үйлеседі, SiC жабынын ауыстырадыSiC эпитаксиалдыTaC жабыны бар жабдық бірте-бірте жабдықты өндірушілер мен пайдаланушылардың көзқарасына енді. Бір жағынан, TaC балқу температурасы 3880 ℃ дейін және жоғары температурада NH3, H2, Si және HCl буы сияқты химиялық коррозияға төзімді және өте күшті жоғары температураға және коррозияға төзімділікке ие. Екінші жағынан, TaC жабынындағы SiC өсу қарқыны SiC жабынындағы SiC өсу қарқынынан әлдеқайда баяу, бұл бөлшектердің көп түсуі және жабдықтың қысқа қызмет көрсету циклі және SiC сияқты артық шөгінділердің проблемаларын жеңілдетуі мүмкін. күшті химиялық металлургиялық интерфейс құра алмайдыTaC жабыны, және артық шөгінділерді SiC жабындысында біртекті өсірілген SiC қарағанда оңай жою.