CVD кірістілігін 50%-дан 90%-ға дейін арттыру үшін SiC жабынының жиектерінің сарғаюын шешу

Құрама жартылай өткізгіштер мен үшінші буын жартылай өткізгіштердің эпитаксиалды өсу процесі кезінде MOCVD жабдығының ішіндегі жоғары таза графит қабылдағыштары мен графит бөліктері қорғаныс үшін тығыз CVD кремний карбиді (SiC) жабындарына қатты сүйене отырып, жоғары температура мен ауыр химиялық коррозияға төтеп беруі керек. Тұтынушының кремний карбиді жабынының жиектерінің сарғаюы және жоғары температуралық реакция камераларының ішіндегі адгезияның төмендеуі мәселесін шеше отырып, VeTek Semiconductor шөгу кинетикасын қайта құру және технологиялық параметрлерді бақылау арқылы шеткі ақауларды толығымен жойды, дайын өнім шығымдылығын 50%-дан 90%-ға дейін арттырды, тұтынушы жабдығын ауыстыру шығындарын және құрамдас бөліктердің тоқтап қалуын айтарлықтай азайтты.

1. Негізгі деректер суреті және өнімділікті салыстыру

 1-сурет: MOCVD кремний карбидімен қапталған графитті қабылдағыш

Құрама жартылай өткізгіштер мен үшінші буындағы жартылай өткізгіштердің эпитаксиалды өсуі кезінде графит қабылдағыштары мен жылу өрісінің компоненттеріне CVD кремний карбиді жабынының сапасы пластинаның сапасы мен өндіріс құнын тікелей анықтайды. Төменде VeTek Semiconductor арқылы процесті оңтайландыруға дейінгі және кейінгі негізгі көрсеткіштерді салыстыру берілген:

2. Тұтынушы туралы ақпарат және MOCVD эпитаксиалды қолдану сценарийлері

2-сурет: MOCVD реакция камерасының ішіндегі графит қабылдағыш пен вафли науаның жұмыс көрінісі

Бұл жобаның серіктесі - ұзақ уақыт бойы жоғары өнімді галлий нитриді (GaN) және кремний карбиді (SiC) эпитаксиалды пластинкаларын зерттеуге, әзірлеуге және жаппай өндіруге арналған үшінші буындағы жартылай өткізгіш және құрама эпитаксиалды чип шығаратын кәсіпорын. MOCVD (металл-органикалық химиялық буларды тұндыру) өндірістік желісінде графит қабылдағыштары және тиісті жылу өрісі кремний карбидімен қапталған компоненттер пластиналарды тікелей тасымалдайтын және 1000°C-тан асатын жоғары температурада, сондай-ақ қатты коррозияға ұшырайтын газ ағындарында жұмыс істейтін негізгі шығын материалдары болып табылады.

MOCVD реакция камерасының ішіндегі өте қатал ортаның арқасында графит құрамдас бетіндегі кремний карбиді жабынының сапасы жылу өткізгіштігінің біркелкілігін, бөлшектердің ластануын бақылауды және сезімталдықтың қызмет ету мерзімін тікелей талап етеді. Эпитаксиалды пластинаның өлшемдері 8 дюймге дейін жаңарған сайын, тұтынушы интерфейстің тығыздығына, термиялық соққыға төзімділігіне және жабынның беткі морфологиясына өте жоғары техникалық талаптарды қойды.

3. CVD кремний карбиді жабынының жиектерінің сарғаюының себептері мен кедергілерін терең талдау

 VeTek Semiconductor процесін оңтайландыру тобын жұмысқа тартпас бұрын, тұтынушы өзінің ішкі немесе аутсорсингтік CVD кремний карбиді жабыны өндірісінде қатты сапалы кедергілерге тап болды:

· Қаптау жиегінің сарғаю аномалиясы:CVD реакция пешінде тұндырғаннан кейін кремний карбидімен қапталған компоненттердің шеттерінде көрінетін ашық-сары немесе дақ түсті айырмашылықтар жиі жартылай өткізгішті сапалы QC зауыттық тексеруінен өтпей пайда болды.

· Байланыс интерфейсіндегі микроскопиялық кернеу ақаулары:Бастапқы тұндыру жылдамдығының жоғары процесі (~25 мкм/сағ) кезінде жабын мен графит субстраты арасында, сондай-ақ әртүрлі тұндыру сатылары арасындағы микроскопиялық интерфейстерде химиялық будың кристалдану жылдамдығының тым жылдам болуына байланысты айтарлықтай ішкі жылу кернеуі жинақталған.

· Өндірістің өте төмен кірістілігі мен шығындар қысымы:Шетінің сарғаюы және қабыршақтану қаупімен шектелген, жабын өнімдерінің жан-жақты өнімділігі ұзақ уақыт бойы төмен 50% деңгейінде болды, бұл өндіріс шығындарының тұрақты жоғары болуына және MOCVD эпитаксисінің төменгі ағыны тұтынушылары үшін тұрақты жеткізу кестесіне кепілдік берудегі қиындықтарға әкелді.

4. Кремний карбиді жабынының пиллинг және кернеу ақауларын қалай шешуге болады

3-сурет: VeTek Semiconductor Advanced CVD SiC қаптау процесі және технологиялық блок-схемасы

Жоғарыда аталған процестің ауыр нүктелерін шешу үшін VeTek Semiconductor техникалық тобы CVD реакция камерасында ағын өрісінің таралуына, температура өрісінің таралуына және реакциялық газдың (SiC прекурсоры) термиялық ыдырау кинетикасына терең талдау жүргізіп, жүйелі процесті түрлендіру жоспарын құрастырды.

Негізгі процесті өзгерту: тұндыру жылдамдығын қадамдық бақылау
Бастапқы процесс бүкіл тұндыру циклі бойына 25 мкм/сағ жоғары тұндыру жылдамдығын пайдаланды, бұл кристалдық ядроның тым қарқынды өсуіне, стехиометриядан ауытқыған микро қоспалар фазасының бөлінуіне және морфологиялық жиектердегі кернеу концентрациясына себеп болды. VeTek командасы тұндыру жылдамдығын бастапқы тұндыру сатысында 12 мкм/сағ-қа дейін дәл төмендетті. Ядролану жылдамдығын бәсеңдету арқылы кремний карбидінің кристалдық ядроларында графит микрокеуектері мен бетінде реттелген реттелуге жеткілікті уақыт болды, бұл «жабын мен графит субстраты», сондай-ақ «түрлі тұндыру қабаттары» арасында атомдық деңгейдегі тығыз байланысқа қол жеткізді.

CVD камерасының ағын өрісі мен жылу өрісін дәл баптау
Алдыңғы газдардың кіріс ағынының коэффициенті (МТС және H₂ сияқты) және газ ағынының бағыттаушы бұрыштары реттеліп, шет аймақтарындағы шекаралық қабат қалыңдығы оңтайландырылды. Бұл күрделі геометриялық құрамдас бөліктердің шеттеріндегі кремнийдің көміртегі атомдарына стехиометриялық қатынасының қатаң түрде 1:1 болып қалуын қамтамасыз етіп, кремний/көміртекті локализацияланған байыту нәтижесінде пайда болған түс вариациясын және сарғаюды болдырмайды.

5. MOCVD жоғары тазалықтағы графитті сіңіргіш жабынның шығымдылығын арттыру тәжірибесі мен жетістіктері

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

Жоғарыда көрсетілген CVD процесінің өзгерістерін енгізу арқылы VeTek Semiconductor тұтынушыға айтарлықтай экономикалық пайда мен сапаны жақсартуға көмектесті:

· Кірістің күрт өсуі:Кремний карбидімен қапталған өнімдердің дайын өнімнің біліктілік деңгейі 50% -дан 90% -ға дейін көтерілді, бұл жиектердің сарғаюынан туындаған қалдықтарды жою мәселелерін толығымен шешеді.

· Жетілдірілген интерфейс тығыздығы:Бастапқы тұндыру жылдамдығын 12 мкм/сағ дейін төмендеткеннен кейін жабын мен графит негізі арасындағы пиллингтің термиялық кернеуі 40%-дан астамға төмендеді, ал жылу циклінің қызмет ету мерзімі 1,5 есе артты.

· Қысқартылған жеткізу мерзімі:Қайта өңдеу және сынықтарды шығару жылдамдығының айтарлықтай төмендеуіне байланысты құрамдас бөліктердің кешенді өндірістік циклі 35%-ға қысқарды, ал бірліктің жиынтық құны 30%-ға төмендеді, бұл MOCVD эпитаксисінің төменгі ағынындағы өндірістік желілері үшін қуаттылықты үздіксіз кеңейту қажеттілігіне қатты кепілдік берді.

6. Жиі қойылатын сұрақтар (ЖҚС)

5-сурет: VeTek жартылай өткізгіш жоғары стандартты шеберхана және өндірістік база

С: Кремний карбиді жабынының жиектерінің сарғаюы төменгі MOCVD эпитаксистік процестеріне қандай елеулі зиян келтіреді?

A: Жиектерінің сарғаюы әдетте микроскопиялық тор ақауларын, стехиометриялық ауытқуларды (мысалы, бос кремнийдің немесе бос көміртектің локализацияланған байытылуы) немесе сол аймақтың кремний карбиді жабынындағы қалдық ішкі кернеуді білдіреді. Эпитаксиалды өсу кезінде жоғары температура (1000°C+) және қатты коррозиялық газ ортасында (мысалы, NH₃, HCl) сарғайған аймақтар жабынның қабыршақтануына, микро-жарықтың таралуына немесе қоспа газының бөлінуіне көбірек бейім. Бұл эпитаксиалды пластиналарды тікелей ластайды, эпитаксиалды қабаттағы ақаулардың тығыздығын арттырады және ауыр жағдайларда графит сезімталдығының өзін зақымдайды.

С: Бастапқы тұндыру жылдамдығын төмендету (25 мкм/сағ-тан 12 мкм/сағ. дейін) өндіріс шығындарын айтарлықтай арттырады ма?

A: Бастапқы тұндыру жылдамдығын төмендету бірінші кезеңнің ұзақтығын сәл ұзартқанымен, біз интерфейстің бастапқы өсу фазасында (алғашқы бірнеше микрометрлер) жұмсақ 12 мкм/сағ жылдамдықты ғана қолданамыз. Интерфейсті тығыз байланыстыру орнатылғаннан кейін стандартты жоғары тиімді тұндыру қалпына келтіріледі. Ең бастысы, кірістілік 50%-дан 90%-ға дейін секіру сынықтар мен шикізат қалдықтарын азайтады, бұл жұмыс уақытының шамалы өсуінен әлдеқайда асып түседі, сайып келгенде, өнім бірлігінің жалпы шығындарын шамамен 30%-ға қысқартады.

С: VeTek Semiconductor графит құрамдас бөліктері үшін кремний карбидімен жабын қызметтерін ұсына ала ма?

A: Иә. VeTek жоғары тазалықтағы графитті негіздерді (мысалы, микрокеуектер, күрделі ағын арналары, арнайы пішінді қабылдағыштар) CVD кремний карбиді жабындары мен CVD тантал карбиді (TaC) жабындарына дейін дәл өңдеуден толық тізбекті теңшеу қызметтерін қолдайды. Сондай-ақ, біз тұндыру процестерін тұтынушы реакциялық пештерінің арнайы жылу өрісінің таралуына сәйкес реттей аламыз.

7. Қорытынды және инженерлік қолдау қызметтері

Жартылай өткізгішті материалдар мен құрамдас бөліктердегі кішігірім технологиялық түзетулер көбінесе төменгі ағынды чиптерді өндірудің кірістілігі мен құнының табыстылығын белгілейді. CVD кремний карбиді жабындарында, жоғары таза графит бөліктерінде және үшінші буын жартылай өткізгіш термиялық өрістерінде терең техникалық тәжірибесі бар VeTek Semiconductor компаниясы жабынның жиектерінің сарғаюына қатысты салалық мәселені сәтті шешіп, тұтынушыларға 90% ультра жоғары өнімділікке және жоғары құрамдас бөліктердің қызмет ету мерзіміне қол жеткізуге көмектесті.

Егер сіз MOCVD графит құрамдас жабынының қабығын тазарту, жиектердің сарғаюы, термиялық соққы крекингі немесе арнайы құрамдастарды өңдеу кезінде қиындықтарға тап болсаңыз, біздің зерттеуге қош келдіңіз.CVD кремний карбидімен қапталған графит қабылдағыш туралы мәліметтер беті жәнеТазалығы жоғары жартылай өткізгіш графит бөлшектерін теңшеу қызметтері, немесе VeTek Semiconductor компаниясының сарапшы техникалық тобына хабарласыңыз. Біз сізге процесс диагностикасын және үлгілерді тестілеу қызметтерін тегін ұсынамыз!

6-сурет: VeTek Semiconductor R&D және өндірістік паркінің панорамалық көрінісі