SiC लेपित ग्रेफाइट ससेप्टर विफल क्यों हो जाता है? - वीटेक सेमीकंडक्टर

एसआईसी कोटेड ग्रेफाइट सूस्विनर के विफलता कारकों का विश्लेषण

आमतौर पर, एपिटैक्सियल एसआईसी लेपित ग्रेफाइट सूस्विनर्स अक्सर बाहरी I के अधीन होते हैंउपयोग के दौरान MPACT, जो हैंडलिंग प्रक्रिया, लोडिंग और अनलोडिंग, या आकस्मिक मानव टक्कर से आ सकता है। लेकिन मुख्य प्रभाव कारक अभी भी वेफर्स की टक्कर से आता है। नीलम और एसआईसी सब्सट्रेट दोनों बहुत कठिन हैं। उच्च गति वाले MOCVD उपकरणों में प्रभाव की समस्या विशेष रूप से आम है, और इसके एपिटैक्सियल डिस्क की गति 1000 आरपीएम तक पहुंच सकती है। मशीन के स्टार्ट-अप, शटडाउन और संचालन के दौरान, जड़ता के प्रभाव के कारण, हार्ड सब्सट्रेट को अक्सर फेंक दिया जाता है और एपिटैक्सियल डिस्क पिट के किनारे की दीवार या किनारे को हिट किया जाता है, जिससे एसआईसी कोटिंग को नुकसान होता है। विशेष रूप से बड़ी MOCVD उपकरणों की नई पीढ़ी के लिए, इसके एपिटैक्सियल डिस्क का बाहरी व्यास 700 मिमी से अधिक है, और मजबूत केन्द्रापसारक बल सब्सट्रेट के प्रभाव बल को अधिक से अधिक और विनाशकारी शक्ति को मजबूत बनाता है।

NH3 उच्च तापमान पायरोलिसिस के बाद परमाणु एच की एक बड़ी मात्रा का उत्पादन करता है, और परमाणु एच में ग्रेफाइट चरण में कार्बन के लिए एक मजबूत प्रतिक्रिया है। जब यह दरार पर उजागर ग्रेफाइट सब्सट्रेट से संपर्क करता है, तो यह दृढ़ता से ग्रेफाइट को खोलेगा, गैसीय हाइड्रोकार्बन (NH3+C → HCN+H2) उत्पन्न करने के लिए प्रतिक्रिया करेगा, और ग्रेफाइट सब्सट्रेट में बोरहोल बनाता है, जिसके परिणामस्वरूप एक खोखली भी शामिल है। क्षेत्र और एक झरझरा ग्रेफाइट क्षेत्र। प्रत्येक एपिटैक्सियल प्रक्रिया में, बोरहोल लगातार दरारों से हाइड्रोकार्बन गैस की एक बड़ी मात्रा को जारी करेगा, प्रक्रिया के माहौल में मिलाएं, प्रत्येक एपिटैक्सी द्वारा उगाए गए एपिटैक्सियल वेफर्स की गुणवत्ता को प्रभावित करेगा, और अंत में ग्रेफाइट डिस्क को जल्दी से स्क्रैप करने का कारण बनता है।

सामान्यतया, बेकिंग ट्रे में उपयोग की जाने वाली गैस थोड़ी मात्रा में H2 प्लस N2 होती है। H2 का उपयोग डिस्क की सतह पर AlN और AlGaN जैसे जमाव के साथ प्रतिक्रिया करने के लिए किया जाता है, और N2 का उपयोग प्रतिक्रिया उत्पादों को शुद्ध करने के लिए किया जाता है। हालाँकि, उच्च अल घटकों जैसे जमा को H2/1300℃ पर भी हटाना मुश्किल है। सामान्य एलईडी उत्पादों के लिए, बेकिंग ट्रे को साफ करने के लिए H2 की थोड़ी मात्रा का उपयोग किया जा सकता है; हालाँकि, उच्च आवश्यकताओं वाले उत्पादों जैसे कि GaN पावर डिवाइस और RF चिप्स के लिए, बेकिंग ट्रे को साफ करने के लिए अक्सर Cl2 गैस का उपयोग किया जाता है, लेकिन लागत यह है कि एलईडी के लिए उपयोग की जाने वाली तुलना में ट्रे का जीवन बहुत कम हो जाता है। क्योंकि Cl2 उच्च तापमान (Cl2+SiC→SiCl4+C) पर SiC कोटिंग को संक्षारित कर सकता है, और सतह पर कई संक्षारण छिद्र और अवशिष्ट मुक्त कार्बन बना सकता है, Cl2 पहले SiC कोटिंग की अनाज सीमाओं को संक्षारित करता है, और फिर अनाज को संक्षारित करता है, जिसके परिणामस्वरूप दरार और विफलता तक कोटिंग की ताकत में कमी।

Sic epitaxial गैस और sic कोटिंग विफलता

SIC एपिटैक्सियल गैस में मुख्य रूप से H2 (वाहक गैस के रूप में), SIH4 या SICL4 (SI स्रोत प्रदान करना), C3H8 या CCL4 (C स्रोत प्रदान करना), N2 (एन स्रोत प्रदान करना) शामिल है ), एचसीएल+एच 2 (इन-सीटू नक़्क़ाशी)। SIC एपिटैक्सियल कोर केमिकल रिएक्शन: SIH4+C3H8 → SIC+BYPRODUCT (लगभग 1650 ℃)। SIC सब्सट्रेट को SIC एपिटैक्सी से पहले गीला किया जाना चाहिए। गीली सफाई यांत्रिक उपचार के बाद सब्सट्रेट की सतह में सुधार कर सकती है और कई ऑक्सीकरण और कमी के माध्यम से अतिरिक्त अशुद्धियों को दूर कर सकती है। फिर एचसीएल+एच 2 का उपयोग करके इन-सीटू नक़्क़ाशी प्रभाव को बढ़ा सकता है, प्रभावी रूप से एसआई क्लस्टर के गठन को रोक सकता है, एसआई स्रोत की उपयोग दक्षता में सुधार कर सकता है, और एकल क्रिस्टल सतह को तेजी से और बेहतर तरीके से खोदता है, एक स्पष्ट सतह वृद्धि कदम, विकास को तेज करता है, विकास को तेज करता है। दर, और प्रभावी रूप से sic epitaxial परत दोषों को कम करना। हालांकि, जबकि HCl+H2 SIC सब्सट्रेट इन-सीटू को खो देता है, यह भागों पर Sic कोटिंग के लिए एक छोटी मात्रा में जंग की एक छोटी मात्रा का कारण होगा (SIC+H2 → SIH4+C)। चूंकि एसआईसी जमा एपिटैक्सियल भट्ठी के साथ बढ़ना जारी है, इसलिए इस संक्षारण का बहुत कम प्रभाव पड़ता है।

SIC एक विशिष्ट पॉलीक्रिस्टलाइन सामग्री है। सबसे आम क्रिस्टल संरचनाएं 3C-SIC, 4H-SIC और 6H-SIC हैं, जिनमें से 4H-SIC मुख्यधारा के उपकरणों द्वारा उपयोग की जाने वाली क्रिस्टल सामग्री है। क्रिस्टल रूप को प्रभावित करने वाले प्रमुख कारकों में से एक प्रतिक्रिया तापमान है। यदि तापमान एक निश्चित तापमान से कम है, तो अन्य क्रिस्टल रूप आसानी से उत्पन्न हो जाएंगे। उद्योग में व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले 4H-SIC एपिटैक्सी की प्रतिक्रिया तापमान 1550 ~ 1650 ℃ है। यदि तापमान 1550 से कम है, तो 3C-SIC जैसे अन्य क्रिस्टल रूप आसानी से उत्पन्न हो जाएंगे। हालांकि, 3 सी-एसआईसी एक क्रिस्टल रूप है जिसका उपयोग आमतौर पर एसआईसी कोटिंग्स में किया जाता है। लगभग 1600 ℃ की प्रतिक्रिया तापमान 3C-SIC की सीमा तक पहुंच गई है। इसलिए, एसआईसी कोटिंग्स का जीवन मुख्य रूप से एसआईसी एपिटैक्सी की प्रतिक्रिया तापमान द्वारा सीमित है।

चूंकि एसआईसी कोटिंग्स पर एसआईसी जमा की वृद्धि दर बहुत तेज है, क्षैतिज गर्म दीवार एसआईसी एपिटैक्सियल उपकरण को बंद करने की आवश्यकता है और एसआईसी कोटिंग भागों को समय की अवधि के लिए निरंतर उत्पादन के बाद बाहर निकालने की आवश्यकता है। एसआईसी कोटिंग भागों पर एसआईसी जैसे अतिरिक्त जमा को यांत्रिक घर्षण → डस्ट रिमूवल → अल्ट्रासोनिक क्लीनिंग → उच्च तापमान शुद्धि द्वारा हटा दिया जाता है। इस विधि में कई यांत्रिक प्रक्रियाएं हैं और कोटिंग को यांत्रिक क्षति का कारण बनाना आसान है।

कई समस्याओं के मद्देनजरसीसी कोटिंगSiC एपिटैक्सियल उपकरण में, SiC क्रिस्टल विकास उपकरण में TaC कोटिंग के उत्कृष्ट प्रदर्शन के साथ संयुक्त, SiC कोटिंग की जगहSiC एपिटैक्सियलTaC कोटिंग वाले उपकरण धीरे-धीरे उपकरण निर्माताओं और उपकरण उपयोगकर्ताओं की दृष्टि में प्रवेश कर गए हैं। एक ओर, TaC का गलनांक 3880℃ तक होता है, और यह उच्च तापमान पर NH3, H2, Si और HCl वाष्प जैसे रासायनिक संक्षारण के लिए प्रतिरोधी होता है, और इसमें अत्यधिक मजबूत उच्च तापमान प्रतिरोध और संक्षारण प्रतिरोध होता है। दूसरी ओर, TaC कोटिंग पर SiC की वृद्धि दर SiC कोटिंग पर SiC की वृद्धि दर की तुलना में बहुत धीमी है, जो बड़ी मात्रा में कण गिरने और छोटे उपकरण रखरखाव चक्र और SiC जैसे अतिरिक्त तलछट की समस्याओं को कम कर सकती है। के साथ एक मजबूत रासायनिक धातुकर्म इंटरफ़ेस नहीं बना सकताटीएसी कोटिंग, और अतिरिक्त तलछट एसआईसी कोटिंग पर सजातीय रूप से उगाए गए sic की तुलना में हटाने के लिए आसान है।