Негізгі қорытынды:Дұрыс CVD SiC, TaC жабыны немесе Solid SiC таңдау эпитаксистік/ою сызықтарындағы бөлшектердің деңгейлері мен құрамдастардың қызмет ету мерзімін тікелей анықтайды. Бұл мақалада жылдам шешім қабылдауға және тәуекелді азайтуға көмектесетін негізгі жабдықты ауыстыру шешімдерімен және негізгі көрсеткіштермен сәйкес келетін температура, атмосфера және процесс бойынша нақты таңдау шекаралары берілген.

GaN MOCVD процестерінде графит негізіндегі SiC жабынымен қапталған сенсорлар NH₃/H₂ атмосферасында 1100°C температурада әдетте жүздеген сағат бойы тұрақты жұмыс істей алады; дегенмен, жылу өрісінің біркелкі болмауына байланысты шеткі және орталық аймақтар арасындағы жабынның қызмет ету мерзімінің айырмашылығы 50%-дан асуы мүмкін. SiC PVT кристалының өсу процестерінде, температура 1600°C-тан асқанда, SiC жабыны TaC жабынына немесе Қатты SiC ерітінділеріне ауысуды талап ететін сублимация және ыдырай бастайды. дұрыс емес құрамдас материалды таңдау салдары - ең жақсы жағдайда, әр 2-3 ай сайын шығын материалдарын ауыстыру; ең нашар жағдайда, бөлшектердің ластануына байланысты пластинаның бүкіл пешінің сынықтары. Бұл мақаланы VeTek Semiconductor техникалық тобы (доктор Сяоның басшылығымен) жазып, материалдарды жылдам сәйкестендіруге, бөлшектерді бақылауға және жеткізушілерді бағалауға көмектесетін эпитаксистік/оюталау/PVT инженерлері үшін «жабдық үлгісі → процесс шарттары → құрамдас таңдау → қызмет ету мерзімі» жүйелі шешім шеңберін құруға бағытталған.

1. Процесс шарттарына қарай SiC жабыны, TaC жабыны немесе қатты SiC қалай таңдалады?

Негізгі қорытынды:«Температура → атмосфера → процесс түрі» үш өлшемі бойынша шешім қабылдаңыз: ≤1600°C температурада CVD SiC жабынына басымдық беріңіз; >2000°C немесе қатты коррозиялық орта үшін TaC таңдаңыз; тегістеу және өте жоғары тазалық сценарийлері үшін Solid SiC-ге басымдық беріңіз.

Өндіріс желісін нақты таңдау кезінде инженерлер жиі сұрайды: «Менің Aixtron/Veeco жабдығым, GaN немесе SiC эпитаксисімен жұмыс істейді, қандай температурада және қандай атмосферада, қандай жабынды қолдануым керек?» Жауап күрделі емес, бірақ үш өлшемді бір-бірімен байланыстыру керек.

Температура терезесі - бірінші шек

CVD SiC жабыны әлі де құрылымдық тұтастықты шамамен 2000–2100°C-тан төмен сақтай алады. Осы диапазоннан тыс жерде бетінің кедір-бұдырлануына және бөлшектердің көбеюіне әкелетін сәйкес келмейтін булану (кремнийдің артықшылықты ұшпалануы) орын алады. TaC жабынының балқу температурасы 3880°C-қа жетеді және тіпті PVT кристалының өсу ортасының 2400°C-тан жоғары жағдайында өте төмен бу қысымын сақтай алады. Қатты SiC жабын-субстрат интерфейсіне қатысты мәселелерге ие емес және қайталанатын термиялық соққыға ұшырайтын камераның құрамдас бөліктерін оюға жарамды.

Атмосфера және коррозия жабынның химиялық тұрақтылығын анықтайды

Құрамында NH₃, H₂ немесе хлор негізіндегі газдар бар орталарда SiC жабыны жақсы жұмыс істейді, бірақ SiC жоғары температурадағы сутегімен коррозия жылдамдығы TaC деңгейінен айтарлықтай жоғары. Эксперименттік мәліметтер көрсеткендей, жоғары температуралы аммиактағы TaC коррозия жылдамдығы SiC-тен 1/6 шамасында, ал сутегіде ол тіпті 1/10-ға дейін төмен болуы мүмкін. Сондықтан, SiC эпитаксисі немесе GaN MOCVD үшін стандартты шарттар көбінесе SiC жабынын пайдаланады, ал жоғары коррозия немесе ультра жоғары температура сценарийлері TaC-қа ауысуы керек.

Процесс түрі мен құрамдас функцияның сәйкестігі

• GaN MOCVD / Si эпитаксисі: жоғары тазалықтағы графит + CVD SiC қапталған сенсор, алдын ала қыздыру сақинасына басымдық беріңіз.

• SiC PVT кристалының өсуі: ыстық аймақтың графит құрамдас бөліктері үшін TaC жабыны ұсынылады.

• Плазмалық ою (фокус сақинасы және т.б.): Бөлшектердің талаптары мен құнына байланысты қатты SiC немесе SiC қапталған графит мүмкін.

• Бөлшектерге өте сезімтал камераның маңызды бөліктері: жабын интерфейсі жоқ қатты SiC басымдылығын беріңіз

1-сурет – VeTek негізгі өнім көрмесі

2. Aixtron/Veeco Graphite Susceptor үйлесімділігі және арнайы ауыстыру шешімдері

Негізгі қорытынды:VeTek Aixtron G10, Veeco K465i, ASM Epsilon және т.б. сияқты негізгі платформаларды қамтитын тұтынушы сызбаларына немесе түпнұсқа қосалқы бөлшектерге негізделген 1:1 теңшеуді қолдайды. Стандартты өнімдерді жылдам жөнелтуге болады; реттелетін бөлшектер әдетте 3-6 аптаға созылады.

Көптеген инженерлерді алаңдататын нәрсе «оны жасауға бола ма» емес, «ол бастапқы бөлшектер сияқты тұрақты, басқарылатын жеткізу уақыты және толық тексеру есептері қолжетімді бола ма?». VeTek-тің негізгі мүмкіндіктерінің бірі - негізгі жабдық брендтерімен үйлесімді бола отырып, сызбаларға сәйкес толық теңшеу.

Негізгі жабдықтың үйлесімділігі туралы қысқаша анықтама

Төмендегі кестені ішкі техникалық шолу немесе сатып алуды бағалау үшін тікелей пайдалануға болады:

Нақты жобаларда біз тұтынушылардан түпнұсқа қосалқы бөлшектерді немесе CMM сызбаларын жиі аламыз. Техникалық топ жылу өрісінің сәйкестігін және өлшемдік төзімділікті растағаннан кейін субстрат тазалығы, жабынның қалыңдығы және бетінің кедір-бұдыры бойынша ұсыныстар береді және тұтынушыға құрал арқылы тексеру үшін үлгілерді береді.

3. CVD SiC жабынының қалыңдығының біркелкілігі мен бөлшектерді бақылаудың негізгі көрсеткіштері

Негізгі қорытынды:±5% шегінде бақыланатын қалыңдықтың біркелкілігі, теориялық мәнге жақын тығыздық және бақыланатын беттің кедір-бұдырлығы ұнтақтың төгілуін және бөлшектердің ластануын басу үшін негізгі болып табылады. Тазалық мақсаты GDMS/ICP-OES арқылы бақыланатын сыни металл қоспаларымен 5 ppm төмен.

Бөлшектердің мәселелері - әрбір эпитаксистік инженердің қорқынышты арманы. Қаптамада жергілікті жұқа дақтар, кеуектер немесе микро жарықтар пайда болғаннан кейін ұнтақ қайталанатын термиялық цикл және коррозиялық газ әсерінен төгіліп, вафли ақауларының тығыздығын тікелей арттырады.

Қалыңдығы және біркелкілігі

CVD SiC жабынының әдеттегі қалыңдығы 100–200 мкм құрайды. Процесс параметрі және ағын өрісін басқару арқылы VeTek қалыңдығының біркелкілігін ±5% шегінде тұрақтандырады. 1000-нан астам термиялық соққы циклдарынан кейін (бөлме температурасы ↔ 1100°C), жабын қабаттаспайды және ≤0,1/см² бөлшектер ақауларының GaN MOCVD қатаң талаптарына жауап бере алады.

Тазалық және тексеру

Қаптаманың және компоненттердің жалпы тазалығы 5 ppm төмен болуы мүмкін, кейбір өнімдер 99,99995% жетеді. Біз Fe және Ni сияқты сыни қоспалардың эпитаксиалды қабаттың допингіне немесе тасымалдаушы концентрациясына кедергі келтірмеу үшін бақыланатын деңгейде сақталуын қамтамасыз ету үшін металдарды талдау үшін ICP-OES және GDMS пайдаланамыз.

Тығыздығы және бетінің жағдайы

CVD процесі нәтижесінде пайда болған β-SiC поликристалды қабаты өте төмен кеуектілігімен теориялық мәнге жақын тығыздыққа ие (шамамен 3,21 г/см³). Бетінің кедір-бұдырлығын (Ra) тұтынушы процесінің талаптарына сәйкес реттеуге болады, бұл бөлшектердің пайда болу көзіне айналмау үшін жеткілікті механикалық блоктауды қамтамасыз етеді.

2-сурет – CVD SiC жабыны үшін GDMS инспекциясының есебі

4. Жағдайды зерттеу: жабынның шығымдылығын 50%-дан 90%-ға дейін жақсарту үшін жиектердің сарғаюын шешу

Негізгі қорытынды:Микро-стресті жою үшін бастапқы тұндыру жылдамдығын және ағын өрісін дәл бақылай отырып, VeTek тұтынушының MOCVD графит сенсорының жабынының өнімділігін шамамен 50%-дан 90%-ға дейін жақсартты және қызмет ету мерзімін едәуір ұзартты.

Бұл өндіріс желісінде болған шынайы оқиға. Тұтынушы жиектерінің сарғаюы және кейбір графит қабылдағыштарында қабыршақтану үрдісі туралы хабарлады, бұл партияның жалпы жабын шығымы ұзақ уақыт бойы шамамен 50% ауытқиды, бұл желіге техникалық қызмет көрсету шығындары және пластинка қаупі.

Доктор Сяо бастаған техникалық топ араласқаннан кейін екі бағытқа назар аударылды: біріншіден, бастапқы кезеңде тұндыру жылдамдығы тым жылдам болды, бұл жабындағы ішкі кернеудің жиналуын тудырды; екіншіден, шеткі және орталық аймақтар арасындағы ағын өрісінің айырмашылықтары жергілікті шамадан тыс қалыңдыққа немесе төмен қалыңдыққа әкелді. MTS/H₂ қатынасын, тұндыру температурасы профилін және арматура ағынының өрісінің дизайнын оңтайландыру арқылы микро кернеу тиімді түрде шығарылды. Сайып келгенде, бұл партияның жабынының өнімділігі және одан кейінгі өндіріс 90% -дан жоғары тұрақтанды, тұтынушының ауыстыру циклі анық ұзартылды және бөлшектерге шағымдар айтарлықтай төмендеді.

Бұл жағдай мынаны көрсетеді: «жабын ала білу» тек бастапқы нүкте; «Тұрақты жабын, ұзаққа созылатын және бөлшектерді бақылау» - инженерлер үшін маңызды нәрсе. Деректер кез келген жарнамаға қарағанда қаттырақ сөйлейді.

3-сурет – Бетінің біркелкі түсі және ақаулары жоқ жоғары тазалығы бар CVD кремний карбидімен қапталған графит қабылдағыш

5. Қатты SiC және қапталған графит бөліктері және қолданылатын сценарийлер арасындағы айырмашылықтар

Негізгі қорытынды:Қабықпен қапталған графит бөліктерінің құны төмен және термиялық реакциясы жылдамырақ, эпитаксистік сезімталдықтың көпшілігіне жарамды; Қатты SiC интерфейс қаупі жоқ және плазмалық төзімділігі жоғары, жоғары талап етілетін өңдеу компоненттері мен ультра ұзақ қызмет ету сценарийлері үшін жарамды.

Көптеген іріктеу кездесулері мыналармен күреседі: қапталған графитті пайдалану керек пе немесе тікелей Solid SiC-ке өту керек пе? Бұл екеуі жай ғана «қайсысы жақсы» туралы емес, қолданба сценарийі мен иеленудің жалпы құны (ТШО) арасындағы келіссөз.

Графитпен қапталған бөлшектердің артықшылықтары:Субстраттың жоғары жылу өткізгіштігі, жылдам қызуы, бақыланатын құны; жабын химиялық тосқауыл мен бөлшектерді басуды қамтамасыз етеді. Жоғары термиялық біркелкілікті қажет ететін үлкен өлшемді GaN/SiC эпитаксистік сенсорлары үшін қолайлы.

Қатты SiC артықшылықтары:Қаптау-субстрат интерфейсі жоқ монолитті β-SiC, қабаттасу қаупі жоқ; тазалығы 5N–7N жетуі мүмкін, плазмалық эрозияға тамаша төзімділік, фокус сақиналары мен душ бастиектері сияқты сыни сырлау бөліктеріне жарамды, қызмет ету мерзімі 2000+ сағатқа дейін.

6. Құрамдас бөліктің толық өмірлік циклін басқару және тазалау және қалпына келтіру мәні

Негізгі қорытынды:Орнату мониторингі мен аномалияны ескертуден кәсіби тазалау мен қалпына келтіруге дейін жабық циклды басқаруды қалыптастыру ТШО-ны айтарлықтай азайтады және жаңа бөлшектерді сатып алу жиілігін азайтады. VeTek Aixtron/Veeco және басқа жабдықтар үшін арнайы тазалау қызметтерін ұсынады.

Көптеген зауыттар қапталған бөлшектерді «пайдалану және тастау» шығын материалдары ретінде қарастырады. Шындығында, кәсіби тазалау мен регенерациядан кейін компоненттердің едәуір бөлігін бөлшектердің деңгейіне және жаңа бөліктерге, әсіресе Aixtron және Veeco платформаларына арналған сенсорлар мен алдын ала қыздыру сақиналарына жақын жылу өнімділігін қалпына келтіруге болады.

Қарапайым өмірлік цикл журналын құру ұсынылады: орнату уақытын, жиынтық жұмыс уақытын, әрбір тазалаудан кейінгі беттің күйін және бөлшектерді сынау нәтижелерін жазу. Қаптаманың айқын сарғаюы, жергілікті қабаттасуы немесе тұрақты бөлшектердің асып кетуі байқалса ғана, ауыстыру шешімін сезіну негізінде мерзімінен бұрын жоюға емес, іске қосу керек.

4-сурет – CVD SiC жабынының графит бөліктерін тазалау қызметі

7. Жеткізушіні бағалау нүктелері және VeTek қызметінің мүмкіндіктері

Негізгі қорытынды:ISO9001 жүйесіне, толық тексеру есептеріне (GDMS/ICP-OES), үлгіні қолдауға, жеткізу уақытының сенімділігіне және ағылшынша техникалық байланыс мүмкіндігіне назар аударыңыз. VeTek-тің тәулік бойы қолдау көрсетуі және шетелде тұтынушыларға қызмет көрсету тәжірибесі бар.

Жеткізушінің біліктілік талаптары қатаң халықаралық тұтынушылар немесе зауыттар үшін келесі тармақтар ерекше маңызды:

• Сапа жүйесі: ISO9001, процесс бақыланатын және бақыланатын.

• Тексеру мүмкіндігі: жабын мен негізге арналған толық материалды талдау есептерін қамтамасыз етіңіз.

• Үлгілер және жеткізу уақыты: үлгіні бағалауды қолдау; стандартты өнімдер тез жеткізіледі, тапсырыс бөліктері әдетте 3-6 апта, шұғыл тапсырыстарды келіссөздер арқылы тездетуге болады.

• Техникалық байланыс: сату және инженерлік топтар ағылшын тілінде еркін сөйлесе алады, бұл шетелдегі тұтынушылар үшін байланыс құнын азайтады.

• Сатудан кейінгі жауап: жабын немесе құрамдас бөліктер ауытқулар көрсеткенде техникалық қолдау және ақаулық талдауы бойынша көмек көрсетіңіз.

5-сурет – VeTek өніміне тапсырыс берудің толық процесі

8. Жиі қойылатын сұрақтар

(1). Өнім сызбаларға негізделген толық теңшеуді қолдайды ма? Ол қандай негізгі жабдыққа сәйкес келеді?

Иә. Aixtron G10, Veeco, ASM, AMEC, TEL сияқты платформалармен үйлесімді қабылдағышты, алдын ала қыздыру сақинасын, бұру сақинасын, жарты айды, фокус сақинасын және т.б. теңшей алады.

(2). Тазалыққа қалай кепілдік беріледі? Металл қоспалары қандай деңгейде бақыланады?

Қаптау және құрамдас бөліктердің тазалығы 5 ppm төмен болуы мүмкін, кейбіреулері 99,99995% жетеді. ICP-OES, GDMS және басқа жабдықтар толық есептер берілген ізді талдау үшін пайдаланылады.

(3). CVD SiC/TaC жабындарының қалыңдығының біркелкілігі мен қызмет ету мерзімі туралы не деуге болады?

Қалыңдықтың біркелкілігі әдетте ±5%, қалыңдығы 100–200 мкм шегінде бақыланады. Сәйкес процесс терезелерінде GaN MOCVD сенсорының қызмет ету мерзімі 500–1000 сағаттық диапазонға жетуі мүмкін; ультра жоғары температура сценарийлері TaC немесе Solid SiC-ге ауысуды талап етеді.

(4). Үлгі сынауына қолдау көрсетіледі ме? Жаппай тапсырыстар үшін әдеттегі жеткізу уақыты қандай?

Үлгіні бағалауға қолдау көрсетіледі. Стандартты өнімдерді жылдам жөнелтуге болады; реттелетін бөлшектер дизайн күрделілігі мен көлеміне байланысты әдетте 3-6 аптаға созылады. Шұғыл тапсырыстарды келіссөздер арқылы тездетуге болады.

(5). Қандай сапа жүйесінің сертификаттары бар? Тексеру есептері мен сатудан кейінгі қолдау көрсетуге бола ма?

ISO9001 сапа менеджменті жүйесі бар. Материалдар мен жабындарды талдау есептері тәулік бойы онлайн техникалық қолдау көрсетумен бірге ұсынылуы мүмкін. Шетелдік тұтынушылар үшін ағылшын тіліндегі байланыс үзіліссіз.

9. Қорытынды және келесі қадамдар

Таңдау ешқашан «ең қымбатты таңдау» немесе «ең қалыңын таңдау» туралы емес, «жабдықтың, процесс терезесінің және бөлшектердің бюджеті бойынша өнімділік пен құнның ең жақсы балансы бар шешімді табу» туралы. Бұл нұсқаулық шешім қабылдау жүйесін жылдам құруға көмектеседі деп үміттенеміз: алдымен температура мен атмосфераны қараңыз, содан кейін жабын немесе Solid SiC сәйкестендіріңіз және соңында деректермен қызмет ету мерзімі мен бөлшектердің өнімділігін растаңыз.

Егер сіз Aixtron, Veeco немесе басқа платформалардағы қабылдағыштарды, алдын ала қыздыру сақиналарын немесе ыстық аймақ компоненттерін ауыстыру шешімдерін бағалап жатсаңыз, VeTek техникалық тобына тікелей хабарласуға болады. Біз сызбаларыңыздың немесе бар қосалқы бөлшектердің негізінде теңшеу бойынша ұсыныстарды, үлгі қолдауды және толық тексеру есептерін ұсына аламыз. Доктор Сяо және инженерлік топ кез келген уақытта сізбен жылу өрісін оңтайландыру немесе арнайы құрылымды дамыту қажеттіліктерін талқылауға дайын.

Өнім туралы егжей-тегжейлі және қосымша техникалық ақпарат алу үшін өтінемізбізбен хабарласыңы.

Негізгі сілтемелер және деректер көздері

1. VeTek Semiconductor ішкі инженерлік деректері — GaN MOCVD процесінде SiC қапталған графит қабылдағыштың қызмет ету мерзімі 500–1000 сағат, жиектердің сарғаюын және басқа да практикалық жағдайларды шешкеннен кейін жабын шығымы 50%-дан 90%-ға дейін жақсарды [1].

2. T/CASME 2000-2025 Жартылай өткізгіш эпитаксияға арналған кремнийлі карбидпен қапталған графитті қабылдағыштарға арналған техникалық сипаттама — жартылай өткізгіш өнімдерге қолданылатын жоғары таза изостатикалық графит субстраттарында CVD процесі арқылы дайындалған SiC қапталған графит қабылдағыштарына арналған техникалық талаптарды анықтайды.

3. T/CASME 2085-2025 Кремний карбиді кристалының өсуіне арналған тантал карбидімен қапталған өнімдердің техникалық сипаттамасы — SiC кристалының өсу сценарийлеріндегі TaC қапталған графит өнімдерінің техникалық сипаттамасы.

4. Накамура және т.б., «Графиттік субстраттардағы агломерленген тантал карбиді жабындары: көлемді және эпитаксиалды өсу үшін жоғары сенімді қорғаныс жабындары», Қолданбалы физика хаттары, том. 106, 082108, 2015. — TaC жабындары графиттік негіздерді жоғары температурада (>2000°C) және күшті коррозиялық атмосферада тиімді қорғай алатынын растайды, бұл SiC жабындарымен нақты өнімділік шекарасын құрайды.

5. Ванг және т.б., «Карбонизацияланған буферлік қабаттың Si бойынша SiC өсуіне әсері», Crystal Growth журналы, том. 199, 564–567 беттер, 1999. — Scopus және Web of Science арқылы индекстелген SiC CVD өсу процесінде буферлік қабат әсерлері мен беттік морфологияны бақылауды талқылайды.

Ескертпе: Мәтіндегі қызмет мерзімі және өнімділік деректері әдеттегі анықтамалық мәндер болып табылады. Нақты өнімділікке нақты процесс жағдайлары, жабдық күйі және техникалық қызмет көрсету деңгейі әсер етеді. Нақты өлшемдермен растаңыз.

Авторы:VeTek Semiconductor Technical Engineering Team (доктор Сяоның басшылығымен аяқталды)

Қосымша техникалық талқылау немесе үлгіні бағалау үшін ресми веб-сайт арқылы бізге хабарласыңыз.