एसआयसी लेपित ग्रेफाइट सासेप्टर का अपयशी ठरते? - वेटेक सेमीकंडक्टर

एसआयसी लेपित ग्रेफाइट संवेदनाक्षमतेच्या अपयशाच्या घटकांचे विश्लेषण

सहसा, एपिटॅक्सियल SiC लेपित ग्रेफाइट ससेप्टर्स बहुतेकदा बाह्य i च्या अधीन असतातवापरादरम्यान एमपीएक्ट, जो हाताळणीच्या प्रक्रियेमधून, लोडिंग आणि अनलोडिंग किंवा अपघाती मानवी टक्करांमधून येऊ शकतो. परंतु मुख्य प्रभाव घटक अद्याप वेफर्सच्या टक्करमुळे होतो. दोन्ही नीलम आणि एसआयसी सब्सट्रेट्स खूप कठीण आहेत. इम्पॅक्ट समस्या विशेषत: हाय-स्पीड एमओसीव्हीडी उपकरणांमध्ये सामान्य आहे आणि त्याच्या एपिटॅक्सियल डिस्कची गती 1000 आरपीएम पर्यंत पोहोचू शकते. स्टार्ट-अप, शटडाउन आणि मशीनच्या ऑपरेशन दरम्यान, जडत्वच्या परिणामामुळे, हार्ड सब्सट्रेट बर्‍याचदा फेकला जातो आणि एपिटॅक्सियल डिस्क खड्ड्याच्या बाजूची भिंत किंवा किनार मारतो, ज्यामुळे एसआयसी कोटिंगचे नुकसान होते. विशेषत: मोठ्या एमओसीव्हीडी उपकरणांच्या नवीन पिढीसाठी, त्याच्या एपिटॅक्सियल डिस्कचा बाह्य व्यास 700 मिमीपेक्षा जास्त आहे आणि मजबूत केन्द्रापसारक शक्ती सब्सट्रेटचा प्रभाव शक्ती अधिक आणि विध्वंसक शक्ती अधिक मजबूत करते.

NH3 उच्च-तापमानाच्या पायरोलिसिसनंतर मोठ्या प्रमाणात अणू एच तयार करतो आणि अणू एच ची ग्रेफाइट टप्प्यात कार्बनवर तीव्र प्रतिक्रिया असते. जेव्हा ते क्रॅकवर उघडलेल्या ग्रेफाइट सब्सट्रेटशी संपर्क साधते तेव्हा ते ग्रेफाइटला जोरदार खोदते, वायूयुक्त हायड्रोकार्बन्स (NH3+C→HCN+H2) तयार करण्यासाठी प्रतिक्रिया देते आणि ग्रेफाइट सब्सट्रेटमध्ये बोअरहोल तयार करते, परिणामी पोकळीसह एक विशिष्ट बोअरहोल रचना तयार होते. क्षेत्रफळ आणि सच्छिद्र ग्रेफाइट क्षेत्र. प्रत्येक एपिटॅक्सियल प्रक्रियेत, बोअरहोल क्रॅकमधून सतत मोठ्या प्रमाणात हायड्रोकार्बन वायू सोडतात, प्रक्रियेच्या वातावरणात मिसळतात, प्रत्येक एपिटॅक्सीने वाढलेल्या एपिटॅक्सियल वेफर्सच्या गुणवत्तेवर परिणाम करतात आणि शेवटी ग्रेफाइट डिस्क लवकर स्क्रॅप केली जाते.

सर्वसाधारणपणे, बेकिंग ट्रेमध्ये वापरला जाणारा वायू हा H2 प्लस N2 ची लहान रक्कम आहे. H2 चा वापर AlN आणि AlGaN सारख्या डिस्कच्या पृष्ठभागावरील ठेवींवर प्रतिक्रिया देण्यासाठी केला जातो आणि N2 चा वापर प्रतिक्रिया उत्पादने शुद्ध करण्यासाठी केला जातो. तथापि, उच्च अल घटकांसारख्या ठेवी H2/1300℃ वर देखील काढणे कठीण आहे. सामान्य एलईडी उत्पादनांसाठी, बेकिंग ट्रे साफ करण्यासाठी H2 ची लहान रक्कम वापरली जाऊ शकते; तथापि, GaN पॉवर उपकरणे आणि RF चिप्स सारख्या उच्च आवश्यकता असलेल्या उत्पादनांसाठी, Cl2 गॅसचा वापर बेकिंग ट्रे साफ करण्यासाठी केला जातो, परंतु LED साठी वापरल्या जाणाऱ्या ट्रेच्या तुलनेत ट्रेचे आयुष्य खूपच कमी होते. कारण Cl2 उच्च तापमानात (Cl2+SiC→SiCl4+C) SiC कोटिंग खराब करू शकतो आणि पृष्ठभागावर अनेक गंज छिद्र आणि अवशिष्ट मुक्त कार्बन तयार करू शकतो, Cl2 प्रथम SiC कोटिंगच्या धान्याच्या सीमांना कोर्रोड करतो आणि नंतर धान्य खराब करतो, परिणामी क्रॅक आणि अयशस्वी होईपर्यंत कोटिंगची ताकद कमी होते.

एसआयसी एपिटॅक्सियल गॅस आणि एसआयसी कोटिंग अपयश

एसआयसी एपिटॅक्सियल गॅसमध्ये प्रामुख्याने एच 2 (कॅरियर गॅस म्हणून), एसआयएच 4 किंवा एसआयसीएल 4 (एसआय स्त्रोत प्रदान करणे), सी 3 एच 8 किंवा सीसीएल 4 (सी स्त्रोत प्रदान करणे), एन 2 (डोपिंगसाठी एन स्त्रोत प्रदान करणे), टीएमए (ट्रायमेथिलेल्युमिनियम प्रदान करणे, डोपिंगसाठी अल स्त्रोत प्रदान करणे, ), एचसीएल+एच 2 (इन-सिटू एचिंग). एसआयसी एपिटॅक्सियल कोर रासायनिक प्रतिक्रिया: एसआयएच 4+सी 3 एच 8 → एसआयसी+बाय -प्रोडक्ट (सुमारे 1650 ℃). एसआयसी सब्सट्रेट्स एसआयसी एपिटॅक्सीपूर्वी ओले स्वच्छ केले जाणे आवश्यक आहे. ओले साफसफाईमुळे यांत्रिक उपचारानंतर सब्सट्रेटची पृष्ठभाग सुधारू शकते आणि एकाधिक ऑक्सिडेशन आणि कपातद्वारे जास्तीत जास्त अशुद्धी दूर होऊ शकतात. नंतर एचसीएल+एच 2 चा वापर केल्याने सी-क्लस्टर्सची निर्मिती प्रभावीपणे रोखू शकते, एसआय स्त्रोताची उपयोग कार्यक्षमता सुधारू शकते, आणि एकच क्रिस्टल पृष्ठभाग वेगवान आणि अधिक चांगले, स्पष्ट पृष्ठभागाची वाढ चरण तयार करते, वाढीस गती देते. दर आणि एसआयसी एपिटॅक्सियल लेयर दोष प्रभावीपणे कमी करणे. तथापि, एचसीएल+एच 2 मध्ये एसआयसी सब्सट्रेट इन-सिटू तयार करते, यामुळे भागांवरील एसआयसी कोटिंगला (एसआयसी+एच 2 → एसआयएच 4+सी) थोड्या प्रमाणात गंज देखील होईल. एपिटॅक्सियल फर्नेससह एसआयसी ठेवी वाढत असल्याने या गंजचा फारसा परिणाम होत नाही.

SiC एक सामान्य पॉलीक्रिस्टलाइन सामग्री आहे. सर्वात सामान्य क्रिस्टल संरचना 3C-SiC, 4H-SiC आणि 6H-SiC आहेत, त्यापैकी 4H-SiC ही मुख्य प्रवाहातील उपकरणांद्वारे वापरली जाणारी क्रिस्टल सामग्री आहे. क्रिस्टल फॉर्मवर परिणाम करणारे प्रमुख घटक म्हणजे प्रतिक्रिया तापमान. जर तापमान एका विशिष्ट तापमानापेक्षा कमी असेल, तर इतर स्फटिकाचे प्रकार सहज तयार होतील. उद्योगात मोठ्या प्रमाणावर वापरल्या जाणाऱ्या 4H-SiC एपिटॅक्सीचे प्रतिक्रिया तापमान 1550~1650℃ आहे. जर तापमान 1550 ℃ पेक्षा कमी असेल तर, 3C-SiC सारखे इतर क्रिस्टल फॉर्म सहज तयार होतील. तथापि, 3C-SiC हा क्रिस्टल फॉर्म आहे जो सामान्यतः SiC कोटिंग्जमध्ये वापरला जातो. सुमारे 1600℃ च्या प्रतिक्रिया तापमान 3C-SiC च्या मर्यादेपर्यंत पोहोचले आहे. म्हणून, SiC कोटिंग्सचे आयुष्य प्रामुख्याने SiC एपिटॅक्सीच्या प्रतिक्रिया तापमानाद्वारे मर्यादित आहे.

एसआयसी कोटिंग्जवर एसआयसी ठेवींचा वाढीचा दर खूप वेगवान असल्याने, क्षैतिज गरम भिंत sic एपिटॅक्सियल उपकरणे बंद करणे आवश्यक आहे आणि काही कालावधीसाठी सतत उत्पादनानंतर आतमध्ये एसआयसी कोटिंग भाग घेणे आवश्यक आहे. एसआयसी कोटिंग भागावरील एसआयसी सारख्या जास्तीत जास्त ठेवी यांत्रिक घर्षण → धूळ काढणे → अल्ट्रासोनिक क्लीनिंग → उच्च तापमान शुद्धीकरणाद्वारे काढले जातात. या पद्धतीमध्ये बर्‍याच यांत्रिक प्रक्रिया आहेत आणि कोटिंगला यांत्रिक नुकसान करणे सोपे आहे.

ज्या अनेक समस्या उद्भवल्या आहेत त्या लक्षात घेताSiC कोटिंगएसआयसी एपिटॅक्सियल उपकरणांमध्ये, एसआयसी क्रिस्टल ग्रोथ उपकरणांमध्ये टीएसी कोटिंगच्या उत्कृष्ट कामगिरीसह एकत्रित, एसआयसी कोटिंगची जागा बदलूनSic epitaxialटीएसी कोटिंगसह उपकरणे हळूहळू उपकरणे उत्पादक आणि उपकरणे वापरकर्त्यांच्या दृष्टीने प्रवेश करतात. एकीकडे, टीएसीचा 3880 ℃ पर्यंत वितळणारा बिंदू आहे आणि उच्च तापमानात एनएच 3, एच 2, एसआय आणि एचसीएल वाष्प यासारख्या रासायनिक गंजला प्रतिरोधक आहे आणि उच्च तापमान प्रतिकार आणि गंज प्रतिकार अत्यंत मजबूत आहे. दुसरीकडे, टीएसी कोटिंगवरील एसआयसीचा वाढीचा दर एसआयसी कोटिंगवरील एसआयसीच्या वाढीच्या दरापेक्षा खूपच हळू आहे, ज्यामुळे कण घसरण आणि लहान उपकरणे देखभाल चक्र मोठ्या प्रमाणात आणि एसआयसी सारख्या जास्तीत जास्त गाळ कमी होऊ शकतात. यासह मजबूत रासायनिक धातुकलंगजन्य इंटरफेस तयार करू शकत नाहीTaC कोटिंग, आणि SiC कोटिंगवर एकसंधपणे वाढलेल्या SiC पेक्षा जास्त गाळ काढणे सोपे आहे.