Miért elengedhetetlenek a CVD SiC bevonatok a MOCVD grafit szuszceptorokhoz?

A LED chipek gyártásában a MOCVD epitaxia a fényhatékonyságot meghatározó alapvető folyamat. A gyártás során a zafír vagy szilícium hordozót hordozó grafit szuszceptorok ismételt hőciklusok alatt működnek 1000 °C-hoz közeli hőmérsékleten korrozív atmoszférában. Ennek megfelelően a grafit szuszceptorok teljesítménye közvetlenül befolyásolja az epitaxia hatékonyságát, az epitaxia egyenletességét és a kész eszközök végső hozamát. A CVD SiC bevonat felhordása a grafit szuszceptorokra az iparág főbb megoldásává vált. Ez a cikk röviden kitér a tervezés mögött meghúzódó indokokra.

Mi történik bevonat nélküli grafit szuszceptorok használatakor?

Grafitkiváló anyag a magas hőmérsékletű alátámasztáshoz, ennek ellenére három eredendő hátránya van, amelyek drasztikusan súlyosbodnak a MOCVD-kamrákban:

1. Kémiai korrózió magas hőmérsékleten

A MOCVD eljárások ammóniát, hidrogént és fém-szerves prekurzorokat vezetnek be. Amikor a grafit közel 1000 °C-on érintkezik ezekkel a gázokkal, szénhidrogének és még hidrogén-cianid is keletkezik. Ez a grafitfelület folyamatos korrózióját okozza, fokozatos méreteltéréssel, és a reakció melléktermékei szennyezik az epitaxiális réteget.

2. A porózus szerkezetből kilépő szennyeződések

Mivel a grafit eredendően porózus szerkezetű, az ismételt hevítési ciklusok során fokozatosan felszabadulnak a maradék fémszennyeződések, az adszorbeált nedvesség és a gyártásból származó oxigén. Minden egyes kibocsátás ingadozást vált ki az epitaxiális réteg háttérszennyező-koncentrációjában, ami megmagyarázhatatlan hibapontokat hoz létre, amelyek a hozamgörbéken láthatók.

3. Porosítás és deformáció termikus ciklus alatt

A MOCVD szuszceptorok naponta többszörös fűtési és hűtési cikluson mennek keresztül. A csupasz grafit csökkentett kötési erőt szenved a felületi részecskék között ismételt hősokk hatására, ami a por kiválását eredményezi. Az epitaxiális lapkákra hulló szénrészecskék végzetes szemcsés szennyeződéshez vezetnek.

Röviden, a bevonat nélküli grafit szuszceptorok kiszámíthatatlan "szennyezőbombákként" működnek, amelyek folyamatosan szennyezőanyagokat bocsátanak ki a MOCVD-kamrák belsejében.

Milyen előnyökkel jár a CVD SiC bevonat?

Ahogy a félvezetőgyártási folyamatok nanométeres, sőt atomi léptékű csomópontokká fejlődnek, a nyomokban előforduló felületi szennyeződések, beleértve a szemcsés szennyeződéseket és a fémionos szennyeződéseket, lerontják vagy akár teljesen működésképtelenné teszik a végső félvezető eszközöket. Ez sokkal szigorúbb teljesítménykövetelményeket támaszt az epitaxiális folyamatokban használt grafit szuszceptorokkal szemben. A fejlett kémiai gőzleválasztási technológiára támaszkodva, egyenletesen sűrű SiC bevonat a grafit szuszceptorokra. Ez a bevonat robusztus kerámia védőpáncélként működik, és a következő fő előnyökkel rendelkezik:

1. Megbízható fizikai védelem

A SiC bevonat teljesen elszigeteli a grafit alapot a technológiai atmoszférától, megakadályozva, hogy az ammónia és a hidrogén érintkezzen az alapgrafittal, és megakadályozza a kémiai maratást. Ezalatt a grafitmátrix belsejében rekedt szennyeződések a bevonat alá záródnak, és nem tudnak kimosódni a kamrába.

2. Ultra-nagy tisztaság

A tisztaságú CVD SiC bevonatok ppb-szintű tisztaságot érnek el (9N fokozat, 99,999995% felett), és jelentősen felülmúlják a legtöbb grafitanyagot. Ez azt jelenti, hogy az ostya szennyeződése aCVD SiC bevonatú grafit szuszceptorfelülete szinte elhanyagolható szintre csökken.

3. Kiváló hőütésállóság

A MOCVD szuszceptorok hajlamosak károsodást szenvedni a gyors hőmérséklet-ingadozások miatt. A folyamat kiigazításával,CVD SiCA bevonatok szilárdan kötődhetnek a grafit alapokhoz, és alkalmazkodhatnak a grafit hőtágulási együtthatójához, hatékonyan csökkentve a szélsőséges hőmérsékletváltozások okozta repedések kockázatát.

4. Figyelemre méltó oxidációs ellenállás

1600 °C alatti oxigéntartalmú környezetben a CVD SiC bevonatú grafit szuceptorok bevonatfelületén természetesen ultravékony SiO₂ védőréteg alakul ki. Ez a CVD SiC bevonat megakadályozhatja a további oxidációt a belső grafit szuszceptorok erodálásához, és végső megoldásként működik még olyan súlyos körülmények között is, mint a folyamat közbeni nem tervezett levegő beszívása.