ВЕТЕК | Како да изберете SiC облога, TaC облога или цврста SiC според условите на процесот

Оваа статија ги прикажува границите на апликацијата и типичните сценарија наCVD SiC облога, TaC облогаиЦврст SiCпо температура, атмосфера и тип на процес, помагајќи им на инженерите за епитаксии и офорт брзо да ги усогласат прозорците на процесот за време на изборот и да ги избегнат ризиците од честички и животниот век од неусогласеност материјал-состојба.

1. Како прозорецот за температура ги одредува применливите граници на SiC и TaC?

Основен заклучок:CVD SiC облогата останува структурно релативно недопрена под околу 2000-2100°C; надвор од овој опсег, неусогласеното испарување станува поверојатно и ризикот од честички се зголемува. TaC облогата има точка на топење од околу 3880°C и сè уште може да одржува многу низок притисок на пареа во PVT средини над 2400°C, што го прави поцврст избор за сценарија со ултра високи температури.

Температурата е првата порта во изборот. GaN MOCVD и повеќето процеси на епитаксии на Si/SiC обично спаѓаат во зоната на удобност на SiC облогата; Жешките зони со повисока температура и подолг циклус, како што е растот на кристалите на SiC PVT, бараат повторно да се процени дали SiC е сè уште соодветен.

Температурна граница на облогата на SiC

Под околу 2000-2100°C, CVD SiC облогата може да одржи структурен интегритет и релативно ниски нивоа на честички. Како што температурата дополнително се зголемува, повластената испарување на силициумот (неусогласено испарување) ја влошува грубоста на површината и ризикот од прашкаст, ставајќи ги и животниот век и чистотата на облогата под јасен притисок.

Високотемпературна предност на TaC облогата

TaC има точка на топење од околу 3880°C и сè уште може да одржува многу низок притисок на пареа и добра хемиска стабилност во средини со раст на PVT кристали над 2400°C, што го прави погоден како заштитна обвивка за компоненти од жешка зона на графит со ултра висока температура. Кога процесот јасно влегува во опсег каде што SiC не може да служи стабилно, префрлањето на TaC често е поефективно од едноставно згуснување на SiC.

2.Како атмосферата и корозивноста влијаат на изборот на облогата?

Основен заклучок:Под конвенционални атмосфери на епитаксии кои содржат NH3, H2 или гасови базирани на хлор, SiC облогата обично функционира добро; во високотемпературен водород и висококорозивни средини, стапката на корозија на TaC е значително помала (литературата и инженерските податоци покажуваат дека може да биде околу 1/6 од SiC во амонијак со висока температура, а уште помала во водород). Потребна е повторна проценка во однос на вистинската атмосфера.

Дури и кога температурата е сè уште во рамките на прифатливиот опсег за SiC, атмосферската корозивност може да стане одлучувачки фактор. Видовите на процесниот гас, парцијалните притисоци и кумулативното време на изложеност влијаат врз состојбата на површината на облогата и животниот век.

Конвенционални атмосфери на епитаксии

Во вообичаени услови како што се GaN MOCVD и Si епитаксија, CVD SiC облогата веќе има широка зрела употреба во системите NH3/H2. Со добра контрола на униформноста и густината на дебелината, термичката стабилност и контролата на честичките може да се постигнат заедно.

Високо корозивни или екстремни атмосфери

Кога атмосферата значително го напаѓа SiC или е потребна долга изложеност на повисока температура, хемиската инертност и пониската стапка на корозија на TaC стануваат предности. Изборот треба да го комбинира рецептот за гас на фабриката, температурниот профил и историските начини на дефект, наместо да гледа само една температурна метрика.

3.За кои сценарија се соодветни цврсти SiC и обложени графитни делови?

Основен заклучок:Обложените графитни делови чинат помалку и реагираат термички побрзо, одговарајќи на повеќето епитаксии и прстени за предзагревање; Цврстиот SiC нема интерфејс за обложување-подлога и посилен плазма отпор, одговарајќи на критичните делови за офорт како што се прстените за фокусирање и сценаријата со многу високи барања за честички и животен век.

Цврстиот SiC и „графит + облога“ не се едноставна врска за замена, туку размена на сценарио за примена и TCO.

Применливи сценарија за обложени графитни делови

Подлогата има висока топлинска спроводливост, брзо загревање и контролирана цена; CVD SiC или TaC облогата обезбедува хемиска бариера и супресија на честичките. Погоден за сенцептори со големи димензии, прстени за предзагревање и други делови во епитаксијата GaN/SiC на кои им е потребна добра топлинска униформност.

Применливи сценарија за цврст SiC

Најголемиот дел е β-SiC без интерфејс за обложување и без ризик од раслојување; чистотата може да достигне 5N-7N, со извонредна отпорност на плазма напад. Погоден за критични делови од комората за офорт како што се прстени за фокусирање и туш глави, и за линии кои сакаат значително подолги циклуси на замена и помал ризик од честички. Животниот век под соодветни процеси може да достигне опсег од 2000+ часа.

4.Поедноставен пат на одлука за селекција

Основен заклучок:Прво проверете дали температурата го надминува стабилниот прозорец за SiC, потоа проверете ја атмосферската корозивност и на крајот изберете помеѓу обложениот графит и цврстиот SiC според функцијата на делови и барањата за честички/животниот век.

Брза низа за судење:

1. Дали температурата се одржува над околу 2000–2100°C? Ако одговорот е да, дадете приоритет на проценката на TaC или Solid SiC.

2. Дали атмосферата значително го напаѓа SiC (висока температура H2, висококорозивни гасови, итн.)? Ако одговорот е да, зголемете ја тежината на TaC.

3. Дали делот е критична компонента за офорт или нулта толеранција за раслојување на интерфејсот? Ако одговорот е да, дадете приоритет на Solid SiC.

4. За другите конвенционални делови со жешка зона со епитаксија, графитните делови обложени со CVD SiC обично остануваат рамнотежа на перформансите и трошоците кога чистотата, униформноста на дебелината и густината се добро контролирани.

Кратка споредба на трите опции

Табелата ги прикажува заедничките инженерски проценки димензии; вистинските одлуки сè уште бараат верификација во однос на опремата, рецептите за гас и историјата на дефекти во куќата.

5.Студија на случај: Преглед на селекција на материјали за предвремен неуспех на суцептор на епитаксија

Основен заклучок:Спаѓањето во „употребливиот“ температурен опсег за SiC не значи дека паѓа во „стабилниот“ опсег. Кога процесот комбинира покачена температура со силно намалена атмосфера, изборот само по температурен плафон има тенденција да ја потцени корозијата и ризикот од честички; атмосферата и историските начини на неуспех треба да бидат вклучени во одлуката.

Инженерска забелешка:

Откако линијата за епитаксија GaN/SiC се префрли на рецепт со повисока температура, серија чувствителни графитни обложени со CVD SiC, кои претходно беа стабилни, почнаа да покажуваат грубост на рабовите и зголемени нивоа на честички на околу две третини од нивниот историски животен век. Циклусите за замена беа принудени пократки и варијациите на приносот се зголемија. Раната истрага се фокусираше на дебелината и чистотата на облогата: GDMS и униформноста на дебелината беа и во рамките на појдовната спецификација, а истата серија на облоги сè уште се приближуваше до историскиот животен век на други алатки, така што проблемот со серијата материјали беше во голема мера исклучен. Понатамошната споредба со записите за промена на процесот покажа дека новиот рецепт ја подигнал максималната температура за само околу 80 °C - сè уште во близина на долниот раб на заедничкиот прозорец SiC - но парцијалниот притисок на водородот и времето на задржување на висока температура значително се зголемиле, засилувајќи го редуктивниот напад на SiC во внатрешноста на комората. Споредбата на површината и напречниот пресек на неуспешните делови наспроти деловите со иста серија без аномалија покажа поконцентрирано разредување на облогата и микрогрубост во зоната со висока температура, во согласност со карактеристиките на корозија по зајакнувањето на атмосферата. Линијата потоа изврши верификација со мала серија со раствор за обложување TaC под истата структура на топла зона; според истиот рецепт, честичките и циклусите за замена се вратија на прифатливи нивоа. Овој случај покажува дека изборот не може само да праша „дали температурата сè уште е во опсегот каде што може да се користи SiC“, туку мора да праша и „во моменталната атмосфера и времето на задржување, дали SiC сè уште е избор со помал ризик“. Кога температурата е зголемена заедно со силно намалување на атмосферата, дури и ако горната граница на номиналната температура не е прекршена, TaC треба повторно да се процени или да се прилагоди прозорецот на процесот, наместо да се поставува стандардно на претходното решение за обложување.

6.Најчесто поставувани прашања

1). Што е вообичаено избрано за конвенционалните GaN MOCVD процеси?

Во повеќето случаи, дадете приоритет на графит со висока чистота + CVD SiC обложен сензор/прстен за предзагревање. Кога температурата и атмосферата паѓаат во зоната на удобност на SiC, може да се управуваат и перформансите и трошоците.

2). Кога треба да се земе предвид TaC?

Кога температурата се одржува над околу 2000°C или кога атмосферата значително го напаѓа SiC (на пр. одредени PVT и висококорозивни услови), дадете приоритет на проценката на TaC облогата.

3). Дали цврстиот SiC е секогаш подобар од обложениот графит?

Не. Цврстиот SiC има предности во отсуство на интерфејс, отпорност на плазма и некои сценарија со ултра долг животен век, но чини повеќе; повеќето пепелници за епитаксии сè уште користат обложен графит. Изберете по дел функција и TCO.

4). Што сè уште треба да се потврди по изборот?

Се препорачува да се потврди рамномерноста на температурата, нивоата на честички и вистинскиот век на траење со примероци на алатката пред да се одреди волуменот. Самото име на материјалот не е доволно за да се гарантира изведбата на линијата.

5). Како ова се поврзува со компатибилноста на опремата и прилагодената замена?

Откако ќе се избере материјалот, сè уште мора да се направи усогласување на димензионалните и топлинските полиња за конкретниот модел на опрема. Видете ја страницата за кластери за компатибилност на Aixtron и Veeco Graphite Susceptor и 1:1 Прилагодени решенија за замена.

7.Резиме и следните чекори

Клучот за изборот е усогласување на прозорецот на процесот: температурата ја поставува границата, атмосферата го поставува ризикот од корозија, а функцијата на дел одлучува дали е потребен цврст SiC. Да се ​​разјаснат овие три чекори, а потоа да се комбинираат со проверка на примерокот, е поцврсто отколку едноставно да се бара „повисока спецификација“.

Ако одговарате на SiC слој, TaC слој или Solid SiC решенија со одредена алатка и процес, добредојдени сте да контактирате со техничкиот тим на VeTek. Може да се обезбедат совети за избор, поддршка за примероци и извештаи за инспекција. Д-р Ксијао и инженерскиот тим можат да помогнат со барањата за прозори и топлински полиња.

Главни референци и извори на податоци

1. Внатрешни инженерски податоци на VeTek Semiconductor и пракса на прозорци за процес на клиенти.

2. Граници на материјалот и референци за животниот век од страната на столбот.

3. Техничка статија на VeTek: споредба на перформансите на облогата SiC и TaC и дискусија за стабилноста на висока температура.

4. Nakamura et al., Applied Physics Letters, 2015 - Заштитни перформанси на TaC облогата во средини со висока температура, високо корозивни.

Забелешка: Опсегот на температури и животниот век во текстот се типични инженерски референци; вистинските вредности треба да го следат внатрешниот процес и измерената верификација.

Автор: VeTek Semiconductor Technical Engineering Team (завршен под водство на д-р Xiao)

За понатамошна техничка дискусија или евалуација на примерокот, ве молиме контактирајте не преку официјалната веб-страница.