Zergatik huts egiten du SiC estalitako grafito susceptorrek? - VeTek Semiconductor

SiC estalitako grafito susceptoraren porrot-faktoreen analisia

Normalean, epitaxial SiC estalitako grafito Susceptors sarritan kanpoko i jasaten diraErabiltzean eragina izan daitekeena, manipulazio prozesutik, kargatik eta deskargatik edo ustekabeko gizakien talkatik etor daitekeena. Baina inpaktu faktore nagusia obleen talkatik dator oraindik. Zafiroa eta SiC substratuak oso gogorrak dira. Inpaktu arazoa bereziki ohikoa da abiadura handiko MOCVD ekipoetan, eta bere disko epitaxialaren abiadura 1000 rpm-ra irits daiteke. Makinaren abiaraztean, itzaltzean eta funtzionamenduan, inertziaren eraginez, substratu gogorra askotan bota eta disko epitaxialaren zuloaren alboko horman edo ertzean jotzen du, SiC estaldurari kaltea eraginez. Bereziki MOCVD ekipo handien belaunaldi berrirako, bere disko epitaxialaren kanpoko diametroa 700 mm baino handiagoa da, eta indar zentrifugo indartsuak substratuaren inpaktu-indarra handiagoa eta suntsipen-potentzia indartsuagoa egiten du.

NH3-k H atomiko kopuru handia sortzen du tenperatura altuko pirolisiaren ondoren, eta H atomikoak karbonoarekiko erreaktibotasun handia du grafito fasean. Pitzaduran agerian dagoen grafito-substratuarekin harremanetan jartzen denean, grafitoa biziki grabatuko du, hidrokarburo gaseosoak (NH3+C→HCN+H2) sortzeko erreakzionatuko du eta grafito-substratuan zundaketak sortuko ditu, zundaketa-egitura tipiko bat sortuz, zulo bat barne. area eta grafito porotsu bat. Prozesu epitaxial bakoitzean, zundaketa-zuloek pitzadetatik hidrokarburo-gas kopuru handia askatuko dute etengabe, prozesuko atmosferara nahastuko dute, epitaxia bakoitzak hazitako oble epitaxialen kalitatean eragingo du eta, azkenik, grafitozko diskoa goiz botatzea eragingo du.

Oro har, labeko erretiluan erabiltzen den gasa H2 gehi N2 kopuru txikia da. H2 diskoaren gainazaleko gordailuak erreakzionatzeko erabiltzen da, hala nola AlN eta AlGaN, eta N2 erreakzio produktuak garbitzeko erabiltzen da. Hala eta guztiz ere, Al handiko osagaiak bezalako gordailuak zailak dira kentzea H2/1300 ℃-tan ere. LED produktu arruntetarako, labeko erretilua garbitzeko H2 kopuru txiki bat erabil daiteke; hala ere, eskakizun handiagoak dituzten produktuetarako, esate baterako, GaN potentzia-gailuak eta RF txipak, Cl2 gasa erabili ohi da gozogintzako erretilua garbitzeko, baina kostua da erretiluaren bizitza asko murrizten dela LEDrako erabiltzen denarekin alderatuta. Cl2-k SiC estaldura herdoildu dezakeenez tenperatura altuan (Cl2+SiC→SiCl4+C), eta azalean korrosio-zulo eta hondar karbono askea sor dezakeenez, Cl2-k lehenik SiC estalduraren ale-mugak herdoiltzen ditu, eta gero aleak korroditzen ditu, ondorioz. estalduraren indarra gutxitzea pitzadura eta hutsegite arte.

SiC gas epitaxiala eta SiC estalduraren porrota

SiC gas epitaxialak batez ere H2 (gas eramaile gisa), SiH4 edo SiCl4 (Si iturria ematen du), C3H8 edo CCl4 (C iturria ematen du), N2 (N iturria ematen du, dopatzeko), TMA (trimetilaluminioa, Al iturria ematen du, dopatzeko). ), HCl+H2 (in-situ grabaketa). SiC nukleo epitaxialaren erreakzio kimikoa: SiH4 + C3H8 → SiC + azpiproduktua (1650 ℃ inguru). SiC substratuak hezea garbitu behar dira SiC epitaxia baino lehen. Garbiketa hezeak tratamendu mekanikoaren ondoren substratuaren gainazala hobetu dezake eta gehiegizko ezpurutasunak kendu ditzake oxidazio eta murrizketa anitzen bidez. Ondoren, HCl + H2 erabiltzeak in-situ grabatzeko efektua hobetu dezake, Si klusterren sorrera eraginkortasunez inhibitu, Si iturriaren erabilera eraginkortasuna hobetu eta kristal bakarreko gainazala azkarrago eta hobeto grabatu dezake, gainazaleko hazkuntza urrats argi bat osatuz, hazkundea bizkortuz. tasa, eta SiC geruza epitaxialaren akatsak eraginkortasunez murriztea. Hala ere, HCl+H2-k SiC substratua in-situ grabatzen duen bitartean, piezetan SiC estaldurari korrosio txiki bat ere eragingo dio (SiC+H2→SiH4+C). Labe epitaxialarekin SiC-ko gordailuak handitzen jarraitzen dutenez, korrosio horrek eragin txikia du.

SiC material polikristalino tipikoa da. Kristal-egitura ohikoenak 3C-SiC, 4H-SiC eta 6H-SiC dira, horien artean 4H-SiC gailu nagusiek erabiltzen duten kristal-materiala da. Kristalaren formari eragiten dion faktore nagusietako bat erreakzio-tenperatura da. Tenperatura tenperatura jakin bat baino baxuagoa bada, beste kristal forma batzuk erraz sortuko dira. Industrian oso erabilia den 4H-SiC epitaxiaren erreakzio tenperatura 1550 ~ 1650 ℃ da. Tenperatura 1550 ℃ baino baxuagoa bada, erraz sortuko dira 3C-SiC bezalako beste kristal forma batzuk. Hala ere, 3C-SiC SiC estalduretan erabili ohi den kristal forma bat da. 1600 ℃ inguruko erreakzio tenperatura 3C-SiC-ren mugara iritsi da. Hori dela eta, SiC estalduren bizitza batez ere SiC epitaxiaren erreakzio-tenperaturak mugatzen du.

SiC estalduretan SiC gordailuen hazkunde-tasa oso azkarra denez, horma bero horizontaleko SiC ekipamendu epitaxialak itxi egin behar dira eta barruko SiC estaldura-piezak atera behar dira denbora-tarte batean etengabeko ekoizpenaren ondoren. SiC estaldura piezetan SiC bezalako gehiegizko gordailuak marruskadura mekanikoaren bidez kentzen dira → hautsa kentzea → ultrasoinuen garbiketa → tenperatura altuko arazketa. Metodo honek prozesu mekaniko asko ditu eta erraza da estaldurari kalte mekanikoak eragitea.

Arazo askoren aurreanSiC estalduraSiC epitaxiala ekipoan, TaC estalduraren errendimendu bikainarekin konbinatuta SiC kristalen hazteko ekipoetan, SiC estaldura ordezkatuz.SiC epitaxialaTaC estaldura duten ekipoak ekipoen fabrikatzaileen eta ekipoen erabiltzaileen ikuspegian sartu dira pixkanaka. Alde batetik, TaC-k 3880 ℃ arteko urtze-puntua du, eta korrosio kimikoarekiko erresistentea da, hala nola NH3, H2, Si eta HCl lurruna tenperatura altuetan, eta tenperatura altuko erresistentzia eta korrosioarekiko erresistentzia oso indartsua du. Bestalde, SiC-ren hazkuntza-tasa TaC estalduran SiC-ren hazkuntza-tasa SiC estaldura baino askoz motelagoa da, eta horrek partikula-kopuru handien erorketa eta ekipoen mantentze-ziklo laburren arazoak arin ditzake eta gehiegizko sedimentuak, hala nola SiC. ezin da interfaze metalurgiko kimiko sendorik osatuTaC estaldura, eta gehiegizko sedimentuak erraz kentzen dira SiC estalduran homogeneoki hazitako SiC baino.