Решавање на пожолтување на рабовите на облогата на SiC за да се зголеми приносот на CVD од 50% на 90%

За време на процесот на епитаксијален раст на сложените полупроводници и полупроводниците од третата генерација, графитните сензори и графитните делови со висока чистота во опремата MOCVD мора да издржат високи температури и тешка хемиска корозија, потпирајќи се во голема мера на густите CVD силициум карбид (SiC) облоги за заштита. Одговарајќи на предизвикот на купувачот за пожолтување на рабовите на облогата од силициум карбид и намалена адхезија во реакционите комори со висока температура, VeTek Semiconductor целосно ги елиминираше дефектите на рабовите преку реконструкција на кинетиката на таложење и контрола на параметрите на процесот, зголемувајќи го приносот на готовиот производ од 50% на 90%, значително намалувајќи ги трошоците за замена на клиентот.

1. Снимка на клучни податоци и споредба на перформансите

 Слика 1: MOCVD чувствителен графит обложен со силикон карбид

За време на епитаксијалниот раст на сложените полупроводници и полупроводниците од третата генерација, квалитетот на CVD силициум карбидната обвивка на графитните сензори и компонентите на термалното поле директно ги одредува квалитетот на нафората и трошоците за производство. Подолу е споредбата на клучните метрики пред и по оптимизација на процесот од VeTek Semiconductor:

2. Позадина на клиентите и сценарија за епитаксија на апликација MOCVD

Слика 2: Работна сцена на графитниот сусцептор и фиоката за нафора во комората за реакција на MOCVD

Партнер во овој проект е претпријатие за производство на полупроводници и сложени епитаксијални чипови од третата генерација, долго време посветено на истражување, развој и масовно производство на епитаксијални наполитанки со галиум нитрид (GaN) и силициум карбид (SiC) со високи перформанси. Во производствената линија MOCVD (Метално-органско хемиско таложење на пареа), графитните сензори и поврзаните термички компоненти обложени со силициум карбид се основни потрошни материјали што директно носат наполитанки и работат при високи температури кои надминуваат 1000°C, како и при силно корозивни текови на гас.

Поради екстремно суровата средина во комората за реакција MOCVD, квалитетот на облогата со силициум карбид на површината на графитната компонента директно ја диктира униформноста на топлинската спроводливост, контролата на контаминација на честички и работниот век на чувствителноста. Како што големината на епитаксијалните обланди се надоградуваат до 8 инчи, клиентот наметна екстремно високи барања за спецификации за затегнатоста на интерфејсот, отпорноста на термички шок и морфологијата на површината на облогата.

3. Длабинска анализа на CVD облогата со силикон карбид за пожолтување на рабовите Причини и тесни грла

 Пред да го вклучи тимот за оптимизација на процесите на VeTek Semiconductor, клиентот наиде на сериозни тесни грла за квалитет во нивната внатрешна или надворешна производствена линија за CVD силикон карбид премачкување:

· Аномалија на пожолтување на рабовите на облогата:По таложењето во реакционата печка за CVD, често се појавуваа видливи светло-жолти или шарени разлики во бојата во рабовите на компонентите обложени со силициум карбид, не успевајќи да помине строга фабричка проверка на QC од полупроводничка класа.

· Микроскопски дефекти на стрес на интерфејсот за поврзување:При оригиналниот процес со висока стапка на таложење (~ 25 μm/h), значителен внатрешен термички стрес се акумулираше помеѓу облогата и графитната подлога, како и на микроскопските интерфејси помеѓу различните фази на таложење, поради пребрзата брзина на кристализација на таложење на хемиска пареа.

· Исклучително низок принос на производство и притисок на трошоците:Ограничени од опасностите од пожолтување и лупење на рабовите, сеопфатниот принос на производите за обложување лебдеше на ниски 50% долго време, што доведе до постојано високи трошоци за производство и тешкотии во гарантирањето стабилни распореди за снабдување за потрошувачите на епитаксиите на MOCVD низводно.

4. Како да ги решите дефектите на лупењето и стресот на облогата со силициум карбид

Слика 3: Табела на текови на процес и технологија за обложување со напредни CVD SiC на VeTek Semiconductor

За да одговори на гореспоменатите точки на болка во процесот, техничкиот тим на VeTek Semiconductor спроведе длабинска анализа на дистрибуцијата на полето на проток, дистрибуцијата на температурното поле и кинетиката на термичко распаѓање на реакциониот гас (SiC претходник) во комората за реакција CVD, формулирајќи систематски план за трансформација на процесот.

Промена на основниот процес: Степена контрола на стапката на депонирање
Оригиналниот процес користеше висока стапка на таложење од 25 μm/h во текот на целиот циклус на таложење, предизвикувајќи премногу интензивен раст на кристалното јадро, сегрегација на фазата на микро-нечистотија што отстапува од стехиометријата и концентрација на стрес на морфолошките рабови. Тимот на VeTek прецизно ја намали стапката на таложење за време на почетната фаза на таложење на 12 μm/h. Со забавување на брзината на јадрење, кристалните јадра на силициум карбид имаа доволно време да се распоредат уредно во графитните микропори и површината, постигнувајќи цврсто поврзување на атомско ниво помеѓу „облогата и графитната подлога“, како и „помеѓу различните слоеви на таложење“.

Фино подесување на полето за проток на комората за CVD и термичкото поле
Соодносот на влезната стапка на проток на прекурсорните гасови (како што се MTS и H2) и аглите на насочување на протокот на гас беа прилагодени, оптимизирајќи ја дебелината на граничниот слој во рабните региони. Ова осигури дека стехиометрискиот сооднос на атомите на силикон и јаглерод на рабовите на сложените геометриски компоненти останува строго 1:1, елиминирајќи ги варијациите на боите и пожолтувањето предизвикано од локализираното збогатување силикон/јаглерод.

5. Практика и достигнувања на MOCVD Подобрување на приносот на облогата на графитниот сусцептор со висока чистота

Слика 4: Висока чистота CVD силикон карбид обложен графит чувствителни со униформа боја на површината и без дефекти

Со имплементирање на горенаведените промени во процесот на CVD, VeTek Semiconductor му помогна на клиентот да постигне извонредно значајни економски придобивки и подобрувања на квалитетот:

· Драматичен пораст на приносот:Стапката на квалификација на готовиот производ на производите обложени со силициум карбид се зголеми од 50% на 90%, целосно решавајќи ги проблемите со укинувањето предизвикани од пожолтувањето на рабовите.

· Зголемена густина на поврзување на интерфејсот:По намалувањето на почетната стапка на таложење на 12 μm/h, термичкиот стрес на лупење помеѓу облогата и графитната подлога се намали за над 40%, а животниот век на термичкиот циклус се зголеми за 1,5 пати.

· Скратено време на испорака:Поради значителниот пад на стапките на преработка и отпад, сеопфатниот производствен циклус на компоненти беше скратен за 35%, а сеопфатната цена на единицата беше намалена за 30%, што силно ги гарантира потребите за континуирано проширување на капацитетот за производствените линии MOCVD епитаксии.

6. Често поставувани прашања (ЧПП)

Слика 5: Работилница и производствена основа за високо-стандардни полупроводнички VeTek

П: Какви значителни штети предизвикува пожолтувањето на рабовите на облогата со силициум карбид за процесите на епитаксијата на MOCVD низводно?

О: Пожолтувањето на рабовите обично означува микроскопски дефекти на решетката, стехиометриски отстапувања (како локализирано збогатување на слободен силициум или слободен јаглерод) или преостанат внатрешен стрес во облогата од силициум карбид на тој регион. Под висока температура (1000°C+) и силно корозивна средина на гас (на пр., NH3, HCl) за време на епитаксијалниот раст, пожолтените области се поподложни на лупење на облогата, ширење на микро пукнатини или ослободување на нечист гас. Ова директно ги контаминира епитаксијалните наполитанки, ја зголемува густината на дефектот во епитаксијалниот слој и во тешки случаи го оштетува самиот графит сензор.

П: Дали намалувањето на почетната стапка на таложење (од 25 μm/h на 12 μm/h) значително ги зголемува трошоците за производство?

О: Иако намалувањето на почетната стапка на таложење малку го зголемува времетраењето на првата фаза, ние ја применуваме само нежната стапка од 12 μm/h за време на почетната фаза на раст на интерфејсот (првите неколку микрометри). Штом ќе се воспостави цврсто поврзување на интерфејсот, стандардното високоефикасно таложење продолжува. Што е уште поважно, скокот на приносот од 50% на 90% ги намалува стапките на отпад и отпадот од суровини, што многу го надминува малото зголемување на работните часови, што на крајот ги намалува вкупните трошоци за производство по единица производ за приближно 30%.

П: Дали VeTek Semiconductor може да обезбеди услуги за обложување на силициум карбид за приспособени графитни компоненти?

О: Да. VeTek поддржува услуги за прилагодување со целосен синџир од прецизна обработка на графитни подлоги со висока чистота (како што се микропори, сложени канали за проток, прилагодени сензори) до CVD премази од силициум карбид и CVD тантал карбид (TaC) облоги. Ние, исто така, можеме да ги прилагодиме процесите на таложење според специфичната дистрибуција на топлинско поле на печките за реакција на клиентите.

7. Резиме и услуги за инженерска поддршка

Малите прилагодувања на процесот во полупроводничките материјали и компоненти често го диктираат приносот и успехот на трошоците на производството на чипови низводно. Со длабока техничка експертиза во CVD премази од силициум карбид, делови од графит со висока чистота и термални полиња со полупроводници од трета генерација, VeTek Semiconductor успешно го реши индустрискиот предизвик за пожолтување на рабовите на облогата, помагајќи им на клиентите да постигнат 90% ултра висок принос и супериорна долговечност на компонентите.

Ако исто така се соочувате со предизвици со лупење на облогата на графитната компонента MOCVD, пожолтување на рабовите, пукање со термички шок или прилагодена обработка на компоненти, добредојде да ги истражите нашитеCVD Силикон карбид обложена со графит сусцептор со детали Страна иУслуги за приспособување на делови од полупроводнички графитни делови со висока чистота, или контактирајте со стручниот технички тим во VeTek Semiconductor. Ќе ви обезбедиме бесплатни услуги за дијагностика на процесот и тестирање на примероци!

Слика 6: Панорамски поглед на VeTek Semiconductor R&D and Manufacturing Park