Зошто не успева графитниот сусцептор обложен со SiC? - Полупроводник VeTek

Анализа на фактори на неуспех на SiC обложен графит сусцептор

Вообичаено, епитаксиалните SiC обложени графитни сензори често се подложени на надворешни iMPACT за време на употреба, што може да потекнува од процесот на ракување, оптоварување и истовар или случајно човечко судир. Но, главниот фактор на влијание сè уште доаѓа од судирот на нафорите. И Sapphire и Sic подлоги се многу тешки. Проблемот со влијанието е особено вообичаен кај големата опрема MOCVD, а брзината на неговиот епитаксичен диск може да достигне до 1000 вртежи во минута. За време на почетокот, исклучувањето и работата на машината, како резултат на ефектот на инерција, тврдата подлога често се фрла и го погодува страничниот wallид или работ на јамата на епитаксијалниот диск, предизвикувајќи оштетување на облогата на SIC. Особено за новата генерација на голема опрема MOCVD, надворешниот дијаметар на неговиот епитаксичен диск е поголем од 700мм, а силната центрифугална сила ја прави влијанието на силата на подлогата поголема и деструктивната моќ посилна.

NH3 произведува голема количина на атомска H по пиролиза на висока температура, а атомската H има силна реактивност на јаглеродот во фазата на графит. Кога ќе контактира со изложената графитска подлога на пукнатината, тој силно ќе го искачи графитот, ќе реагира за да генерира гасовити јаглеводороди (NH3+C → HCN+H2), и ќе формира бушотини во подлогата на графит, што резултира во типична структура на бушотините, вклучувајќи и шуплива област и порозна графитна област. Во секој епитаксијален процес, дупките на дупките постојано ќе ослободуваат голема количина на јаглеводородно гас од пукнатините, ќе се мешаат во процесна атмосфера, ќе влијаат на квалитетот на епитаксијалните нафори одгледувани од секоја епитакси, и конечно ќе предизвикаат рано да се укине графитниот диск.

Општо земено, гасот што се користи во садот за печење е мала количина на H2 плус N2. H2 се користи за да реагира со наслаги на површината на дискот како што се ALN и ALGAN, а N2 се користи за чистење на производите за реакција. Сепак, депозитите како што се високи компоненти на Ал е тешко да се отстранат дури и на H2/1300. За обични LED производи, мала количина на H2 може да се користи за чистење на садот за печење; Како и да е, за производи со повисоки барања, како што се уреди за напојување GAN и RF чипови, CL2 гас често се користи за чистење на садот за печење, но цената е дека животот на послужавник е значително намален во споредба со оној што се користи за ЛЕР. Бидејќи CL2 може да кородира SIC облога на висока температура (Cl2+Sic → Sicl4+C), и да формира многу дупки за корозија и преостаната слободна јаглерод на површината, Cl2 прво ги кородира границите на житото на SIC облогата, а потоа ги кородира зрната, што резултира во Намалување на јачината на облогата до пукање и неуспех.

SiC епитаксијален гас и дефект на облогата на SiC

SiC епитаксијалниот гас главно вклучува H2 (како гас-носител), SiH4 или SiCl4 (обезбедува извор на Si), C3H8 или CCl4 (обезбедува извор C), N2 (обезбедува извор N, за допинг), TMA (триметилалуминиум, обезбедува извор на Al, за допинг ), HCl+H2 (ин-situ офорт). Хемиска реакција на епитаксијално јадро на SiC: SiH4+C3H8→SiC+нуспроизвод (околу 1650℃). Подлогите на SiC мора да се исчистат влажно пред епитаксијата на SiC. Влажното чистење може да ја подобри површината на подлогата по механичка обработка и да ги отстрани вишокот нечистотии преку повеќекратна оксидација и редукција. Потоа, користењето на HCl+H2 може да го подобри ефектот на офорт in-situ, ефикасно да го инхибира формирањето на Si кластери, да ја подобри ефикасноста на искористувањето на изворот Si и да ја гравира единечна кристална површина побрзо и подобро, формирајќи јасен чекор на раст на површината, забрзувајќи го растот стапка, и ефикасно намалување на дефектите на епитаксијалниот слој на SiC. Меѓутоа, додека HCl+H2 ја гравира SiC подлогата in-situ, исто така ќе предизвика мала количина на корозија на SiC облогата на деловите (SiC+H2→SiH4+C). Бидејќи депозитите на SiC продолжуваат да се зголемуваат со епитаксијалната печка, оваа корозија има мал ефект.

SiC е типичен поликристален материјал. Најчестите кристални структури се 3C-SiC, 4H-SiC и 6H-SiC, меѓу кои 4H-SiC е кристалниот материјал што го користат главните уреди. Еден од главните фактори кои влијаат на кристалната форма е температурата на реакцијата. Ако температурата е пониска од одредена температура, лесно ќе се генерираат други кристални форми. Температурата на реакција на 4H-SiC епитаксијата широко користена во индустријата е 1550 ~ 1650 ℃. Ако температурата е пониска од 1550℃, лесно ќе се генерираат други кристални форми како 3C-SiC. Сепак, 3C-SiC е кристална форма која најчесто се користи во облогите на SiC. Температурата на реакцијата од околу 1600 ℃ ја достигна границата од 3C-SiC. Затоа, животниот век на облогите на SiC е главно ограничен од температурата на реакцијата на епитаксијата на SiC.

Бидејќи стапката на раст на депозитите на SiC на облогите на SiC е многу брза, хоризонталната епитаксијална опрема на SiC со топли ѕидови треба да се исклучи и деловите за обложување на SiC внатре треба да се извадат по континуирано производство за одреден временски период. Вишокот на наслаги како што е SiC на деловите за обложување на SiC се отстрануваат со механичко триење → отстранување прашина → чистење со ултразвук → прочистување со висока температура. Овој метод има многу механички процеси и лесно може да предизвика механичко оштетување на облогата.

Со оглед на многуте проблеми со кои се соочуваSic облогаВо SIC епитаксична опрема, во комбинација со одличните перформанси на TAC облогата во опрема за раст на кристалот SIC, заменувајќи ја облогата на SIC воSic епитаксијаленОпремата со TAC облогата постепено влезе во визијата на производителите на опрема и корисниците на опрема. Од една страна, TAC има точка на топење до 3880 ℃ и е отпорен на хемиска корозија како што се NH3, H2, Si и HCl пареа на високи температури и има исклучително силна отпорност на висока температура и отпорност на корозија. Од друга страна, стапката на раст на SIC на TAC облогата е многу побавна од стапката на раст на SIC на SIC облогата, што може да ги ублажи проблемите со голема количина на паѓање на честички и циклус на одржување на кратки опрема и вишок седименти како што се SIC не може да формира силен хемиски металуршки интерфејс соTaC облога, а вишокот на седименти полесно се отстрануваат отколку SiC хомогено одгледан на SiC облога.