Miksi CVD SiC -pinnoitteet ovat välttämättömiä MOCVD-grafiittisuskeptoreille?

LED-sirun valmistuksessa MOCVD-epitaksi toimii ydinprosessina, joka määrittää valotehokkuuden. Tuotannon aikana safiiri- tai piisubstraatteja sisältävät grafiittisuskeptorit toimivat toistuvissa lämpösykleissä lähellä 1 000 °C:n lämpötiloissa syövyttävissä ilmakehissä. Näin ollen grafiittisuskeptorien suorituskyky vaikuttaa suoraan epitaksin tehokkuuteen, epitaksin tasaisuuteen ja valmiiden laitteiden lopulliseen saantoon. CVD SiC -pinnoitteen levittämisestä grafiittisuskeptoreihin on tullut alan valtavirtaratkaisu. Tässä artikkelissa käsitellään lyhyesti tämän suunnittelun perusteita.

Mitä tapahtuu, kun käytetään päällystämättömiä grafiittisuskeptoreita?

Grafiittion erinomaisia ​​materiaaleja korkean lämpötilan tukemiseen, mutta sillä on kolme luontaista haittaa, jotka pahenevat huomattavasti MOCVD-kammioiden sisällä:

1. Kemiallinen korroosio korkeissa lämpötiloissa

MOCVD-prosessit tuovat käyttöön ammoniakkia, vetyä ja metalli-orgaanisia esiasteita. Kun grafiitti joutuu kosketuksiin näiden kaasujen kanssa lähes 1000 °C:ssa, syntyy hiilivetyjä ja jopa syanidia. Tämä aiheuttaa grafiitin pinnan jatkuvaa korroosiota ja asteittaisia ​​mittapoikkeamia, ja reaktion sivutuotteet saastuttavat epitaksiaalisen kerroksen.

2. Epäpuhtauksien poistuminen huokoisesta rakenteesta

Koska grafiitilla on luonnostaan ​​huokoinen rakenne, metalliset epäpuhtaudet, adsorboitunut kosteus ja tuotannosta syntyvä happi vapautuvat vähitellen toistuvien lämmitysjaksojen aikana. Jokainen vapautuminen laukaisee vaihtelua epitaksiaalikerroksen taustaepäpuhtauspitoisuudessa, mikä luo selittämättömiä vikapisteitä, jotka näkyvät tuottokäyrillä.

3. Jauheutuminen ja muodonmuutos lämpöpyörästössä

MOCVD-suskeptorit käyvät läpi useita lämmitys- ja jäähdytysjaksoja päivittäin. Paljas grafiitti kärsii vähentyneestä sidosvoimasta pintahiukkasten välillä toistuvan lämpöshokin aikana, mikä johtaa jauheen irtoamiseen. Epitaksiaalisille kiekkoille putoavat hiilihiukkaset johtavat tappavaan hiukkaskontaminaatioon.

Lyhyesti sanottuna päällystämättömät grafiittisuskeptorit toimivat arvaamattomina "epäpuhtauspommeina", jotka vapauttavat jatkuvasti epäpuhtauksia MOCVD-kammioiden sisällä.

Mitä etuja CVD SiC -pinnoite tarjoaa?

Puolijohteiden valmistusprosessien edetessä nanometrin ja jopa atomimittakaavan solmuihin, pinnan epäpuhtaudet, mukaan lukien hiukkasmaiset epäpuhtaudet ja metalliset ioniset epäpuhtaudet, heikentävät tai jopa tekevät lopulliset puolijohdelaitteet täysin toimimattomiksi. Tämä asettaa paljon tiukemmat suorituskykyvaatimukset grafiittisuskeptoreille, joita käytetään epitaksiaalisissa prosesseissa. Edistykselliseen kemialliseen höyrypinnoitusteknologiaan luottaen, tasaisen tiheä piikarbidipinnoite, joka on kerrostettu grafiittisuskeptoreihin. Tämä pinnoite toimii vankana keraamisena suojana ja tarjoaa seuraavat keskeiset edut:

1. Luotettava fyysinen suojaus

SiC-pinnoite eristää grafiittipohjan täysin prosessiilmakehistä, estäen ammoniakkia ja vetyä joutumasta kosketuksiin perusgrafiitin kanssa ja estäen kemiallisen syövytyksen. Samaan aikaan grafiittimatriisin sisään jääneet epäpuhtaudet tiivistyvät pinnoitteen alle eivätkä voi huuhtoutua kammioon.

2. Erittäin korkea puhtaus

Puhtaus CVD SiC -pinnoitteet saavuttavat ppb-tason puhtauden (9N-luokka, yli 99,999995 %), mikä ylittää huomattavasti useimmat grafiittimateriaalit. Tämä tarkoittaa, että kiekon saastuminenCVD SiC päällystetty grafiittisuskeptoripinta pienenee lähes mitättömälle tasolle.

3. Erinomainen lämpöiskun kestävyys

MOCVD-suskeptorit vaurioittavat yleensä nopeista lämpötilanvaihteluista. Prosessin säätöjen avullaCVD SiCpinnoitteet voivat sitoutua tiukasti grafiittipohjaan ja mukautua grafiitin lämpölaajenemiskertoimeen, mikä vähentää tehokkaasti äärimmäisten lämpötilamuutosten aiheuttamaa halkeiluriskiä.

4. Huomattava hapettumiskestävyys

Happipitoisissa ympäristöissä alle 1600°C:n lämpötilassa CVD SiC -pinnoitettujen grafiittisuskeptorien pinnoitepinnalle kehittyy luonnostaan ​​ultraohut SiO₂-suojakalvo. Tämä CVD SiC -pinnoite voi estää hapettumisen lisäämällä sisäisten grafiittisuskeptoreiden syöpymistä, mikä toimii viimeisenä keinona jopa vaikeissa olosuhteissa, kuten suunnittelematon ilmanotto prosessin aikana.