Miks on CVD SiC katted MOCVD grafiidisustseptorite jaoks kohustuslikud?

LED-kiipide valmistamisel on MOCVD epitaksy põhiprotsess, mis määrab valgusefektiivsuse. Tootmise ajal töötavad safiir- või ränisubstraate kandvad grafiidisustseptorid korduvate termiliste tsüklite käigus temperatuuril 1000 °C lähedal söövitavas keskkonnas. Sellest lähtuvalt mõjutab grafiidisustseptorite jõudlus otseselt epitaksi tõhusust, epitaksika ühtsust ja valmisseadmete lõplikku saagist. CVD SiC katte katmine grafiidisustseptoritele on muutunud tööstusharu peamiseks lahenduseks. Selles artiklis käsitletakse lühidalt selle kujunduse tagamaid.

Mis juhtub katmata grafiidisustseptorite kasutamisel?

Grafiiton suurepärane materjal kõrgel temperatuuril toetamiseks, kuid sellel on kolm omapärast puudust, mis MOCVD kambrites oluliselt süvenevad:

1. Keemiline korrosioon kõrgel temperatuuril

MOCVD protsessid tutvustavad ammoniaaki, vesinikku ja metalli-orgaanilisi lähteaineid. Kui grafiit puutub kokku nende gaasidega ligi 1000 °C juures, tekivad süsivesinikud ja isegi vesiniktsüaniid. See põhjustab grafiidi pinna pidevat korrosiooni koos mõõtmete järkjärgulise hälbega ja reaktsiooni kõrvalsaadused saastavad epitaksiaalset kihti.

2. Lisandite eraldumine poorsest struktuurist

Kuna grafiidil on oma olemuselt poorne struktuur, vabanevad korduvate kuumutamistsüklite käigus järk-järgult metallilised lisandid, adsorbeerunud niiskus ja hapnik tootmisest. Iga vabanemine vallandab epitaksiaalse kihi taustal esinevate lisandite kontsentratsiooni kõikumised, mis tekitab saagiskõveratel nähtavaid seletamatuid defektipunkte.

3. Pulberdamine ja deformeerumine termilise tsükli all

MOCVD sustseptorid läbivad iga päev mitu kütte- ja jahutustsüklit. Paljas grafiit kannatab korduva termilise šoki korral pinnaosakeste vahelise sidemejõu vähenemise all, mille tulemuseks on pulbri levik. Epitaksiaalsetele plaatidele langevad süsinikuosakesed põhjustavad surmava tahkete osakeste saastumise.

Lühidalt öeldes toimivad katmata grafiidisustseptorid ettearvamatute "lisandipommidena", mis vabastavad MOCVD kambrites pidevalt saasteaineid.

Milliseid eeliseid CVD SiC kate pakub?

Kuna pooljuhtide tootmisprotsessid arenevad nanomeetriliste ja isegi aatomiskaala sõlmedeni, halvendavad või isegi muudavad lõplikud pooljuhtseadmed täielikult mittetoimivaks. See seab epitaksiaalsetes protsessides kasutatavatele grafiidisustseptoritele palju rangemad jõudlusnõuded. Tuginedes täiustatud keemilise aurustamise-sadestamise tehnoloogiale, ühtlaselt tihe SiC kate, mis on sadestatud grafiidisustseptoritele. See kate toimib tugeva kaitsva keraamilise soomusena ja sellel on järgmised peamised eelised:

1. Usaldusväärne füüsiline kaitse

SiC kate isoleerib täielikult grafiidi aluse protsessiatmosfäärist, takistades ammoniaagi ja vesiniku kokkupuudet baasgrafiidiga ning pärssides keemilist söövitamist. Samal ajal suletakse grafiitmaatriksisse kinni jäänud lisandid katte alla ega saa leostuda kambrisse.

2. Ülikõrge puhtus

Puhtusastmega CVD SiC katted saavutavad ppb-taseme puhtuse (9N klass, üle 99,999995%), ületades oluliselt enamikku grafiitmaterjale. See tähendab, et vahvli saastumineCVD SiC kaetud grafiidisusseptorpind väheneb peaaegu tühiseks.

3. Suurepärane soojusšokikindlus

MOCVD sustseptorid kipuvad kiirete temperatuurikõikumiste tõttu kahjustama. Protsessi kohandamise kauduCVD SiCkatted võivad grafiidist alustega kindlalt siduda ja kohaneda grafiidi soojuspaisumisteguriga, vähendades tõhusalt äärmuslikest temperatuurimuutustest põhjustatud pragunemise ohtu.

4. Märkimisväärne oksüdatsioonikindlus

Hapnikku sisaldavates keskkondades, mille temperatuur on alla 1600 °C, tekib CVD SiC-ga kaetud grafiidisusseptorite kattepinnale loomulikult üliõhuke SiO₂ kaitsekile. See CVD SiC kate võib takistada edasist oksüdatsiooni, mis kahjustab sisemisi grafiidisusseptoreid, toimides viimase abinõuna isegi rasketes olukordades, nagu protsessi ajal planeerimata õhu sissevõtt.