Bakit nabigo ang SiC coated Graphite Susceptor? - VeTek Semiconductor

Pagsusuri ng Mga Salik ng Pagkabigo ng SiC Coated Graphite Susceptor

Kadalasan, ang epitaxial SiC coated graphite Susceptors ay madalas na napapailalim sa panlabas na iepekto habang ginagamit, na maaaring magmula sa proseso ng paghawak, pag-load at pagbabawas, o aksidenteng banggaan ng tao. Ngunit ang pangunahing epekto na kadahilanan ay nagmumula pa rin sa banggaan ng mga wafer. Ang parehong sapphire at SiC substrates ay napakahirap. Ang problema sa epekto ay karaniwan lalo na sa high-speed MOCVD equipment, at ang bilis ng epitaxial disk nito ay maaaring umabot ng hanggang 1000 rpm. Sa panahon ng pagsisimula, pagsara at pagpapatakbo ng makina, dahil sa epekto ng pagkawalang-galaw, ang matigas na substrate ay madalas na itinapon at tumama sa gilid ng dingding o gilid ng epitaxial disk pit, na nagiging sanhi ng pinsala sa SiC coating. Lalo na para sa bagong henerasyon ng malalaking kagamitan sa MOCVD, ang panlabas na diameter ng epitaxial disk nito ay mas malaki kaysa sa 700mm, at ang malakas na puwersang sentripugal ay ginagawang mas malaki ang puwersa ng epekto ng substrate at mas malakas ang mapanirang kapangyarihan.

Ang NH3 ay gumagawa ng malaking halaga ng atomic H pagkatapos ng mataas na temperatura na pyrolysis, at ang atomic H ay may malakas na reaktibiti sa carbon sa graphite phase. Kapag na-contact nito ang nakalantad na graphite substrate sa crack, malakas itong mag-ukit sa graphite, magre-react para makabuo ng gaseous hydrocarbons (NH3+C→HCN+H2), at bubuo ng mga borehole sa graphite substrate, na magreresulta sa isang tipikal na istraktura ng borehole kabilang ang isang guwang lugar at isang porous graphite area. Sa bawat proseso ng epitaxial, ang mga borehole ay patuloy na maglalabas ng malaking halaga ng hydrocarbon gas mula sa mga bitak, ihalo sa kapaligiran ng proseso, makakaapekto sa kalidad ng mga epitaxial wafer na itinatanim ng bawat epitaxy, at sa wakas ay magiging sanhi ng maagang pag-scrap ng graphite disk.

Sa pangkalahatan, ang gas na ginagamit sa baking tray ay isang maliit na halaga ng H2 plus N2. Ang H2 ay ginagamit upang tumugon sa mga deposito sa ibabaw ng disk tulad ng AlN at AlGaN, at ang N2 ay ginagamit upang linisin ang mga produkto ng reaksyon. Gayunpaman, ang mga deposito tulad ng mataas na bahagi ng Al ay mahirap tanggalin kahit na sa H2/1300 ℃. Para sa mga ordinaryong LED na produkto, ang isang maliit na halaga ng H2 ay maaaring gamitin upang linisin ang baking tray; gayunpaman, para sa mga produkto na may mas mataas na mga kinakailangan tulad ng GaN power device at RF chips, ang Cl2 gas ay kadalasang ginagamit upang linisin ang baking tray, ngunit ang gastos ay ang buhay ng tray ay lubhang nabawasan kumpara sa ginagamit para sa LED. Dahil ang Cl2 ay maaaring mag-corrode ng SiC coating sa mataas na temperatura (Cl2+SiC→SiCl4+C), at bumuo ng maraming corrosion hole at natitirang libreng carbon sa ibabaw, Cl2 unang corrodes ang mga hangganan ng butil ng SiC coating, at pagkatapos ay corrodes ang mga butil, na nagreresulta sa isang pagbaba sa lakas ng patong hanggang sa pag-crack at pagkabigo.

SiC epitaxial gas at SiC coating failure

Pangunahing kasama sa SiC epitaxial gas ang H2 (bilang carrier gas), SiH4 o SiCl4 (nagbibigay ng Si source), C3H8 o CCl4 (nagbibigay ng C source), N2 (nagbibigay ng N source, para sa doping), TMA (trimethylaluminum, nagbibigay ng Al source, para sa doping ), HCl+H2 (in-situ etching). SiC epitaxial core chemical reaction: SiH4+C3H8→SiC+byproduct (mga 1650℃). Ang mga substrate ng SiC ay dapat na basang malinis bago ang SiC epitaxy. Ang basa na paglilinis ay maaaring mapabuti ang ibabaw ng substrate pagkatapos ng mekanikal na paggamot at alisin ang labis na mga dumi sa pamamagitan ng maramihang oksihenasyon at pagbawas. Pagkatapos, ang paggamit ng HCl+H2 ay maaaring mapahusay ang in-situ etching effect, epektibong pigilan ang pagbuo ng Si clusters, pagbutihin ang kahusayan sa paggamit ng Si source, at pag-ukit ng solong kristal na ibabaw nang mas mabilis at mas mahusay, na bumubuo ng isang malinaw na hakbang sa paglaki ng ibabaw, pinabilis ang paglaki. rate, at epektibong binabawasan ang mga depekto ng SiC epitaxial layer. Gayunpaman, habang iniuukit ng HCl+H2 ang SiC substrate in-situ, magdudulot din ito ng kaunting corrosion sa SiC coating sa mga bahagi (SiC+H2→SiH4+C). Dahil ang mga deposito ng SiC ay patuloy na tumataas kasama ang epitaxial furnace, ang kaagnasan na ito ay may kaunting epekto.

Ang SiC ay isang tipikal na polycrystalline na materyal. Ang pinakakaraniwang mga istrukturang kristal ay ang 3C-SiC, 4H-SiC at 6H-SiC, kung saan ang 4H-SiC ay ang kristal na materyal na ginagamit ng mga pangunahing aparato. Ang isa sa mga pangunahing kadahilanan na nakakaapekto sa anyo ng kristal ay ang temperatura ng reaksyon. Kung ang temperatura ay mas mababa kaysa sa isang tiyak na temperatura, ang iba pang mga kristal na anyo ay madaling mabuo. Ang temperatura ng reaksyon ng 4H-SiC epitaxy na malawakang ginagamit sa industriya ay 1550~1650℃. Kung ang temperatura ay mas mababa sa 1550 ℃, ang iba pang mga kristal na anyo tulad ng 3C-SiC ay madaling mabuo. Gayunpaman, ang 3C-SiC ay isang kristal na anyo na karaniwang ginagamit sa SiC coatings. Ang temperatura ng reaksyon na humigit-kumulang 1600 ℃ ay umabot sa limitasyon ng 3C-SiC. Samakatuwid, ang buhay ng SiC coatings ay higit sa lahat ay limitado sa temperatura ng reaksyon ng SiC epitaxy.

Dahil ang rate ng paglago ng mga deposito ng SiC sa SiC coatings ay napakabilis, ang pahalang na mainit na pader na SiC epitaxial na kagamitan ay kailangang isara at ang mga bahagi ng SiC coating sa loob ay kailangang alisin pagkatapos ng tuluy-tuloy na produksyon para sa isang yugto ng panahon. Ang mga labis na deposito tulad ng SiC sa mga bahagi ng SiC coating ay inaalis sa pamamagitan ng mekanikal na friction → pagtanggal ng alikabok → ultrasonic cleaning → high temperature purification. Ang pamamaraang ito ay may maraming mga mekanikal na proseso at madaling maging sanhi ng mekanikal na pinsala sa patong.

Dahil sa maraming problemang kinakaharap niSiC coatingsa SiC epitaxial equipment, na sinamahan ng mahusay na pagganap ng TaC coating sa SiC crystal growth equipment, pinapalitan ang SiC coating saSiC epitaxialAng kagamitan na may TaC coating ay unti-unting pumasok sa paningin ng mga tagagawa ng kagamitan at mga gumagamit ng kagamitan. Sa isang banda, ang TaC ay may melting point na hanggang 3880 ℃, at lumalaban sa chemical corrosion tulad ng NH3, H2, Si, at HCl vapor sa mataas na temperatura, at may napakalakas na mataas na temperatura na resistensya at corrosion resistance. Sa kabilang banda, ang rate ng paglago ng SiC sa TaC coating ay mas mabagal kaysa sa growth rate ng SiC sa SiC coating, na maaaring magpakalma sa mga problema ng malaking halaga ng pagbagsak ng particle at maikling ikot ng pagpapanatili ng kagamitan, at ang labis na sediment tulad ng SiC hindi maaaring bumuo ng isang malakas na kemikal na metalurhiko na interface na mayTaC coating, at ang mga labis na sediment ay mas madaling alisin kaysa sa SiC na homogenous na lumaki sa SiC coating.