ເປັນຫຍັງ SiC coated Graphite Susceptor ລົ້ມເຫລວ? - VeTek Semiconductor

ການວິເຄາະປັດໄຈຄວາມລົ້ມເຫຼວຂອງ SiC Coated Graphite Susceptor

ປົກກະຕິແລ້ວ, epitaxial SiC coated graphite Susceptors ມັກຈະຢູ່ພາຍໃຕ້ i ພາຍນອກmpact ໃນລະຫວ່າງການນໍາໃຊ້, ເຊິ່ງອາດຈະມາຈາກຂະບວນການຈັບ, ການໂຫຼດແລະ unloading, ຫຼືການປະທະກັນຂອງມະນຸດໂດຍບັງເອີນ. ແຕ່ປັດໄຈຜົນກະທົບຕົ້ນຕໍຍັງມາຈາກການປະທະກັນຂອງ wafers. ທັງ sapphire ແລະ SiC substrates ແມ່ນແຂງຫຼາຍ. ບັນຫາຜົນກະທົບແມ່ນທົ່ວໄປໂດຍສະເພາະໃນອຸປະກອນ MOCVD ຄວາມໄວສູງ, ແລະຄວາມໄວຂອງແຜ່ນ epitaxial ຂອງມັນສາມາດບັນລຸເຖິງ 1000 rpm. ໃນລະຫວ່າງການເລີ່ມຕົ້ນ, ການປິດແລະການດໍາເນີນງານຂອງເຄື່ອງຈັກ, ເນື່ອງຈາກຜົນກະທົບຂອງ inertia, substrate ແຂງມັກຈະຖືກຖິ້ມແລະ hits ກັບກໍາແພງຂ້າງຫຼືແຂບຂອງ epitaxial disk pit, ເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມເສຍຫາຍຂອງການເຄືອບ SiC. ໂດຍສະເພາະສໍາລັບການຜະລິດໃຫມ່ຂອງອຸປະກອນ MOCVD ຂະຫນາດໃຫຍ່, ເສັ້ນຜ່າກາງນອກຂອງແຜ່ນ epitaxial ຂອງຕົນແມ່ນຫຼາຍກ່ວາ 700mm, ແລະແຮງ centrifugal ທີ່ເຂັ້ມແຂງເຮັດໃຫ້ຜົນກະທົບຂອງ substrate ທີ່ຍິ່ງໃຫຍ່ແລະພະລັງງານທໍາລາຍໄດ້ເຂັ້ມແຂງ.

NH3 ຜະລິດເປັນຈໍານວນຂະຫນາດໃຫຍ່ຂອງປະລໍາມະນູ H ຫຼັງຈາກ pyrolysis ອຸນຫະພູມສູງ, ແລະປະລໍາມະນູ H ມີປະຕິກິລິຍາທີ່ເຂັ້ມແຂງກັບຄາບອນໃນໄລຍະ graphite. ເມື່ອມັນຕິດຕໍ່ກັບຊັ້ນໃຕ້ດິນກາໄບທ໌ທີ່ແຕກອອກ, ມັນຈະຕິດກາໄບທ໌ຢ່າງແຂງແຮງ, ປະຕິກິລິຍາເພື່ອສ້າງທາດອາຍແກັສໄຮໂດຄາບອນ (NH3+C→HCN+H2), ແລະສ້າງຮູຂຸມຂົນຢູ່ໃນຊັ້ນໃຕ້ດິນກາໄບທ໌, ສົ່ງຜົນໃຫ້ໂຄງສ້າງຂຸມເຈາະປົກກະຕິລວມທັງຮູຂຸມຂົນ. ພື້ນທີ່ແລະພື້ນທີ່ graphite porous. ໃນແຕ່ລະຂະບວນການ epitaxial, boreholes ຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງປ່ອຍອາຍແກັສ hydrocarbon ຈໍານວນຫຼວງຫຼາຍຈາກຮອຍແຕກ, ປະສົມເຂົ້າໄປໃນບັນຍາກາດຂະບວນການ, ຜົນກະທົບຕໍ່ຄຸນນະພາບຂອງ wafers epitaxy ຂະຫຍາຍຕົວໂດຍແຕ່ລະ epitaxy, ແລະສຸດທ້າຍເຮັດໃຫ້ແຜ່ນ graphite ໄດ້ຖືກຂູດອອກໄວ.

ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວ, ອາຍແກັສທີ່ໃຊ້ໃນຖາດອົບແມ່ນ H2 ບວກ N2 ເລັກນ້ອຍ. H2 ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອປະຕິກິລິຍາກັບເງິນຝາກຢູ່ດ້ານຂອງແຜ່ນເຊັ່ນ AlN ແລະ AlGaN, ແລະ N2 ແມ່ນໃຊ້ເພື່ອລ້າງຜະລິດຕະພັນປະຕິກິລິຍາ. ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ເງິນຝາກເຊັ່ນ: ອົງປະກອບ Al ສູງແມ່ນຍາກທີ່ຈະເອົາອອກເຖິງແມ່ນວ່າຢູ່ທີ່ H2 / 1300 ℃. ສໍາລັບຜະລິດຕະພັນ LED ທໍາມະດາ, ຈໍານວນຂະຫນາດນ້ອຍຂອງ H2 ສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອເຮັດຄວາມສະອາດຖາດອົບ; ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ສໍາລັບຜະລິດຕະພັນທີ່ມີຄວາມຕ້ອງການສູງເຊັ່ນອຸປະກອນພະລັງງານ GaN ແລະຊິບ RF, ອາຍແກັສ Cl2 ມັກຈະຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອເຮັດຄວາມສະອາດຖາດອົບ, ແຕ່ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍແມ່ນວ່າຊີວິດຂອງຖາດແມ່ນຫຼຸດລົງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍເມື່ອທຽບໃສ່ກັບທີ່ໃຊ້ໃນ LED. ເນື່ອງຈາກວ່າ Cl2 ສາມາດ corrode ການເຄືອບ SiC ຢູ່ໃນອຸນຫະພູມສູງ (Cl2+SiC →SiCl4+C), ແລະສ້າງເປັນຮູ corrosion ແລະຄາບອນທີ່ຕົກຄ້າງຢູ່ໃນຫນ້າດິນ, Cl2 ທໍາອິດ corrodes ຂອບເຂດເມັດພືດຂອງການເຄືອບ SiC, ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນ corrodes ເມັດພືດ, ສົ່ງຜົນໃຫ້. ການຫຼຸດລົງຂອງຄວາມເຂັ້ມແຂງຂອງການເຄືອບຈົນກ່ວາ cracking ແລະລົ້ມເຫຼວ.

SiC epitaxial ອາຍແກັສແລະຄວາມລົ້ມເຫຼວຂອງການເຄືອບ SiC

ອາຍແກັສ epitaxial SiC ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນປະກອບມີ H2 (ເປັນອາຍແກັສຂົນສົ່ງ), SiH4 ຫຼື SiCl4 (ສະຫນອງແຫຼ່ງ Si), C3H8 ຫຼື CCl4 (ສະຫນອງແຫຼ່ງ C), N2 (ສະຫນອງແຫຼ່ງ N, ສໍາລັບ doping), TMA (trimethylaluminum, ສະຫນອງ Al source, ສໍາລັບ doping ), HCl+H2 (ການຝັງຢູ່ໃນສະຖານທີ່). ປະຕິກິລິຍາເຄມີຫຼັກຂອງ SiC epitaxial: SiH4+C3H8 →SiC+ ຜະລິດຕະພັນ (ປະມານ 1650 ℃). ຊັ້ນຍ່ອຍ SiC ຕ້ອງໄດ້ຮັບການອະນາໄມປຽກກ່ອນ SiC epitaxy. ການເຮັດຄວາມສະອາດປຽກສາມາດປັບປຸງຫນ້າດິນຂອງ substrate ຫຼັງຈາກການປິ່ນປົວກົນຈັກແລະເອົາ impurities ເກີນໂດຍຜ່ານການ oxidation ຫຼາຍແລະການຫຼຸດຜ່ອນ. ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ການນໍາໃຊ້ HCl + H2 ສາມາດເສີມຂະຫຍາຍຜົນກະທົບ etching ໃນສະຖານທີ່, ປະສິດທິຜົນ inhibit ການສ້າງຕັ້ງຂອງກຸ່ມ Si, ປັບປຸງປະສິດທິພາບການນໍາໃຊ້ຂອງແຫຼ່ງ Si, ແລະ etch ດ້ານດຽວໄປເຊຍກັນໄວແລະດີກວ່າ, ປະກອບເປັນຂັ້ນຕອນການຂະຫຍາຍຕົວຂອງຫນ້າດິນທີ່ຈະແຈ້ງ, ເລັ່ງການຂະຫຍາຍຕົວ. ອັດຕາ, ແລະປະສິດທິພາບການຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຜິດປົກກະຕິຂອງຊັ້ນ epitaxial SiC. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ໃນຂະນະທີ່ HCl + H2 etches SiC substrate in-situ, ມັນຍັງເຮັດໃຫ້ເກີດການກັດກ່ອນເລັກນ້ອຍຕໍ່ການເຄືອບ SiC ໃນພາກສ່ວນຕ່າງໆ (SiC + H2 → SiH4 + C). ນັບຕັ້ງແຕ່ເງິນຝາກ SiC ຍັງສືບຕໍ່ເພີ່ມຂື້ນກັບ furnace epitaxial, ການກັດກ່ອນນີ້ມີຜົນກະທົບເລັກນ້ອຍ.

SiC ແມ່ນວັດສະດຸ polycrystalline ປົກກະຕິ. ໂຄງສ້າງຜລຶກທົ່ວໄປທີ່ສຸດແມ່ນ 3C-SiC, 4H-SiC ແລະ 6H-SiC, ໃນນັ້ນ 4H-SiC ແມ່ນວັດສະດຸຜລຶກທີ່ໃຊ້ໂດຍອຸປະກອນຕົ້ນຕໍ. ຫນຶ່ງໃນປັດໃຈສໍາຄັນທີ່ມີຜົນກະທົບຕໍ່ຮູບແບບຜລຶກແມ່ນອຸນຫະພູມຕິກິຣິຍາ. ຖ້າອຸນຫະພູມຕ່ໍາກວ່າອຸນຫະພູມທີ່ແນ່ນອນ, ຮູບແບບໄປເຊຍກັນອື່ນໆຈະຖືກສ້າງຂຶ້ນໄດ້ງ່າຍ. ອຸນຫະພູມຕິກິຣິຍາຂອງ 4H-SiC epitaxy ຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນອຸດສາຫະກໍາແມ່ນ 1550 ~ 1650 ℃. ຖ້າອຸນຫະພູມຕ່ໍາກວ່າ 1550 ℃, ຮູບແບບໄປເຊຍກັນອື່ນໆເຊັ່ນ 3C-SiC ຈະຖືກຜະລິດໄດ້ງ່າຍ. ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, 3C-SiC ແມ່ນຮູບແບບໄປເຊຍກັນທີ່ໃຊ້ທົ່ວໄປໃນການເຄືອບ SiC. ອຸນ​ຫະ​ພູມ​ປະ​ຕິ​ກິ​ລິ​ຍາ​ຂອງ​ປະ​ມານ 1600 ℃​ໄດ້​ບັນ​ລຸ​ຂໍ້​ຈໍາ​ກັດ​ຂອງ 3C​-SiC​. ດັ່ງນັ້ນ, ຊີວິດຂອງການເຄືອບ SiC ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນຈໍາກັດໂດຍອຸນຫະພູມຕິກິຣິຍາຂອງ SiC epitaxy.

ເນື່ອງຈາກອັດຕາການເຕີບໂຕຂອງເງິນຝາກ SiC ກ່ຽວກັບການເຄືອບ SiC ແມ່ນໄວຫຼາຍ, ອຸປະກອນ SiC epitaxial ກໍາແພງຮ້ອນຕາມແນວນອນຕ້ອງຖືກປິດລົງແລະພາກສ່ວນການເຄືອບ SiC ພາຍໃນຈໍາເປັນຕ້ອງໄດ້ເອົາອອກຫຼັງຈາກການຜະລິດຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງໃນໄລຍະເວລາ. ເງິນຝາກທີ່ເກີນເຊັ່ນ SiC ໃນສ່ວນເຄືອບ SiC ໄດ້ຖືກໂຍກຍ້າຍອອກໂດຍ friction ກົນຈັກ → ການກໍາຈັດຂີ້ຝຸ່ນ → ການເຮັດຄວາມສະອາດ ultrasonic → ການເຮັດຄວາມສະອາດດ້ວຍອຸນຫະພູມສູງ. ວິທີການນີ້ມີຂະບວນການກົນຈັກຫຼາຍແລະງ່າຍທີ່ຈະເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມເສຍຫາຍທາງກົນຈັກໃນການເຄືອບ.

ໃນທັດສະນະຂອງບັນຫາຈໍານວນຫຼາຍທີ່ປະເຊີນຫນ້າໂດຍການເຄືອບ SiCໃນອຸປະກອນ SiC epitaxial, ສົມທົບກັບການປະຕິບັດທີ່ດີເລີດຂອງການເຄືອບ TaC ໃນອຸປະກອນການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນ SiC, ທົດແທນການເຄືອບ SiC ໃນSiC epitaxialອຸປະກອນທີ່ມີການເຄືອບ TaC ໄດ້ຄ່ອຍໆເຂົ້າໄປໃນວິໄສທັດຂອງຜູ້ຜະລິດອຸປະກອນແລະຜູ້ໃຊ້ອຸປະກອນ. ໃນອີກດ້ານຫນຶ່ງ, TaC ມີຈຸດ melting ສູງເຖິງ 3880 ℃, ແລະທົນທານຕໍ່ການກັດກ່ອນຂອງສານເຄມີເຊັ່ນ: NH3, H2, Si, ແລະອາຍ HCl ຢູ່ໃນອຸນຫະພູມສູງ, ແລະທົນທານຕໍ່ອຸນຫະພູມສູງທີ່ເຂັ້ມແຂງທີ່ສຸດແລະການຕໍ່ຕ້ານ corrosion. ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ອັດຕາການເຕີບໂຕຂອງ SiC ກ່ຽວກັບການເຄືອບ TaC ແມ່ນຊ້າກວ່າອັດຕາການເຕີບໂຕຂອງ SiC ກ່ຽວກັບການເຄືອບ SiC, ເຊິ່ງສາມາດຫຼຸດຜ່ອນບັນຫາຂອງການຫຼຸດລົງຂອງອະນຸພາກຂະຫນາດໃຫຍ່ແລະວົງຈອນການບໍາລຸງຮັກສາອຸປະກອນສັ້ນ, ແລະການຕົກຕະກອນເກີນເຊັ່ນ SiC. ບໍ່​ສາ​ມາດ​ປະ​ກອບ​ເປັນ​ການ​ໂຕ້​ຕອບ metallurgical ທາງ​ເຄ​ມີ​ທີ່​ເຂັ້ມ​ແຂງ​ກັບ​ການເຄືອບ TaC, ແລະຕະກອນສ່ວນເກີນແມ່ນງ່າຍທີ່ຈະເອົາອອກໄດ້ກ່ວາ SiC ປູກເປັນເນື້ອດຽວກັນກ່ຽວກັບການເຄືອບ SiC.