Zakaj ne uspeva obarvani grafitni obloženi sic? - Vetek Semiconductor

Analiza faktorjev odpovedi sic obloženega grafita

Običajno so epitaksialni sic prevlečeni grafitni obspevci pogosto podvrženi zunanjemu Iudarec med uporabo, ki lahko nastane zaradi postopka ravnanja, nakladanja in razkladanja ali nenamernega trka s človekom. Toda glavni dejavnik vpliva še vedno izhaja iz trka rezin. Tako safir kot substrat SiC sta zelo trda. Težava z udarci je še posebej pogosta pri visokohitrostni opremi MOCVD, hitrost njenega epitaksialnega diska pa lahko doseže do 1000 vrt./min. Med zagonom, zaustavitvijo in delovanjem stroja se zaradi učinka vztrajnosti trda podlaga pogosto vrže in zadene ob stransko steno ali rob epitaksialne jame diska, kar povzroči poškodbe SiC prevleke. Zlasti za novo generacijo velike opreme MOCVD je zunanji premer njegovega epitaksialnega diska večji od 700 mm, močna centrifugalna sila pa poveča udarno silo podlage in močnejšo destruktivno moč.

NH3 proizvede veliko količino atomskega H po visokotemperaturni pirolizi, atomski H pa ima močno reaktivnost na ogljik v grafitni fazi. Ko pride v stik z izpostavljeno grafitno podlago pri razpoki, bo močno jedkala grafit, reagirala in ustvarila plinaste ogljikovodike (NH3+C→HCN+H2) in oblikovala izvrtine v grafitni podlagi, kar ima za posledico tipično strukturo izvrtine, vključno z votlo območje in območje poroznega grafita. V vsakem epitaksialnem procesu bodo vrtine nenehno sproščale veliko količino ogljikovodikovega plina iz razpok, se mešale v procesno atmosfero, vplivale na kakovost epitaksialnih rezin, ki nastanejo pri vsaki epitaksiji, in končno povzročile predčasno odpad grafitne plošče.

Na splošno je plin, ki se uporablja v pekaču, majhna količina H2 plus N2. H2 se uporablja za reagiranje z nahajališči na površini diska, kot sta ALN in Algan, N2 pa se uporablja za čiščenje reakcijskih produktov. Vendar je nahajališča, kot so visoke komponente AL, težko odstraniti tudi pri H2/1300 ℃. Za navadne LED izdelke lahko za čiščenje pekača uporabite majhno količino H2; Vendar pa se za izdelke z višjimi zahtevami, kot so naprave GAN Power in RF čipi, plin CL2 pogosto uporablja za čiščenje pekača, vendar je strošek, da se življenjska doba pladnja v primerjavi z LED močno zmanjša. Ker lahko Cl2 korodira sic prevleko pri visoki temperaturi (Cl2+sic → sicl4+c) in tvori veliko korozijskih lukenj in ostankov prostega ogljika na površini zmanjšanje moči prevleke do razpoka in odpovedi.

SIC epitaksialni plin in okvara sic

SIC epitaksialni plin v glavnem vključuje H2 (kot nosilni plin), SIH4 ali SICL4 (zagotavlja SI vir), C3H8 ali CCL4 (zagotavlja vir C), N2 (zagotavlja N vir, za doping), TMA (trimetilaluminum, ki zagotavlja al vir, za doping, za doping ), HCl+H2 (in-situ jedkanica). SIC epitaksialna jedra Kemična reakcija: SIH4+C3H8 → SIC+stranski produkt (približno 1650 ℃). SIC substrate je treba pred epitaksijo sic očistiti mokro. Mokro čiščenje lahko izboljša površino substrata po mehanski obdelavi in ​​z večkratno oksidacijo in zmanjšanjem odstrani presežne nečistoče. Nato lahko uporaba HCl+H2 izboljša učinek jedkanja na in-situ, učinkovito zavira nastanek SI grozdov, izboljša učinkovitost uporabe vira SI in hitrejša in bolje zavrže enotno kristalno površino, kar tvori jasen korak rasti, pospeši rast rasti hitrost in učinkovito zmanjšanje napak Epitaxial plasti SIC. Medtem ko HCL+H2 vdre SIC substrat in situ, bo povzročil tudi majhno količino korozije na sic prevleko na delih (SIC+H2 → SIH4+C). Ker se nahajališča SiC še naprej povečujejo z epitaksialno pečjo, ima ta korozija malo učinka.

Sic je tipičen polikristalni material. Najpogostejše kristalne strukture so 3C-SIC, 4H-SIC in 6H-SIC, med katerimi je 4H-SIC kristalni material, ki ga uporabljajo mainstream naprave. Eden glavnih dejavnikov, ki vpliva na kristalno obliko, je reakcijska temperatura. Če je temperatura nižja od določene temperature, bodo druge kristalne oblike enostavno ustvarjene. Reakcijska temperatura 4H-SIC epitaksije, ki se pogosto uporablja v industriji, je 1550 ~ 1650 ℃. Če je temperatura nižja od 1550 ℃, bodo enostavno ustvarjene druge kristalne oblike, kot je 3C-SIC. Vendar je 3C-SIC kristalna oblika, ki se običajno uporablja v sic prevlekah. Reakcijska temperatura približno 1600 ℃ je dosegla mejo 3C-SIC. Zato je življenjska doba sic premazov omejena predvsem z reakcijsko temperaturo Epitaksije SiC.

Ker je stopnja rasti usedlin SiC na prevlekah SiC zelo hitra, je treba epitaksialno opremo SiC z vodoravno vročo steno zapreti in dele prevleke SiC v notranjosti odstraniti po neprekinjeni proizvodnji za nekaj časa. Odvečne usedline, kot je SiC na delih prevleke SiC, se odstranijo z mehanskim trenjem → odstranjevanje prahu → ultrazvočno čiščenje → visokotemperaturno čiščenje. Ta metoda ima veliko mehanskih procesov in zlahka povzroči mehanske poškodbe premaza.

Glede na številne težave, s katerimi se soočaSic prevlekav epitaksialni opremi SiC, v kombinaciji z odlično zmogljivostjo prevleke TaC v opremi za rast kristalov SiC, ki nadomešča prevleko SiC vSiC epitaksialnoOprema s TAC prevleko je postopoma vstopila v vizijo proizvajalcev opreme in uporabnikov opreme. Po eni strani ima TAC tališče do 3880 ℃ in je odporen na kemično korozijo, kot so hlapi NH3, H2, SI in HCl pri visokih temperaturah in ima izjemno močno visoko temperaturno odpornost in korozijsko odpornost. Po drugi strani je stopnja rasti SIC na TAC prevleki veliko počasnejša od stopnje rasti SiC na siC na premazu, kar lahko ublaži težave velike količine padca delcev in kratkega cikla vzdrževanja opreme ter odvečnih usedlin, kot je sic ne more oblikovati močnega kemičnega metalurškega vmesnika zTac prevleka, odvečne usedline pa je lažje odstraniti kot SiC, homogeno zraščen na SiC prevleki.