Неліктен SiC қапталған графит сусцепторы жартылай өткізгіш эпитаксия үшін маңызды?

Жартылай өткізгіш құрылғылар жоғары қуатқа, жоғары жиілікке және үлкен интеграцияға қарай дамуын жалғастырған сайын, эпитаксиалды өсу жабдығына қойылатын талаптар барған сайын талап етілетін болды. SiC қуат құрылғыларын, GaN RF құрамдастарын, жарықдиодты чиптерді немесе кремний эпитаксиалды пластиналарды шығаратынына қарамастан, өндірушілер реактордың ішіндегі бір маңызды құрамдас бөлікке - SiC қапталған графит қабылдағышқа сенеді.

Реакция камерасының сыртында сирек көрінсе де, бұл компонент пластинаның температурасының біркелкілігіне, бөлшектердің пайда болуына, жабынның қызмет ету мерзіміне және сайып келгенде, құрылғы шығымына тікелей әсер етеді.

SiC-қапталған графитті сенсор дегеніміз не?

SiC қапталған графит қабылдағыш тығыз химиялық бу тұндыру (CVD) кремний карбиді жабынымен қорғалған дәлдікпен жасалған графит құрамдас бөлігі болып табылады.

Эпитаксиалды реактордың ішінде сенсор бірнеше маңызды функцияларды орындайды:

• Өсу процесінде жартылай өткізгіш пластиналарды қолдайды
• Жылуды қыздырғыштан вафлиге біркелкі береді
• Пленка біркелкілігін жақсарту үшін пластинамен бірге айналады
• Қайталанатын термиялық цикл кезінде өлшемдік тұрақтылықты сақтайды
• Графитті негізді коррозиялық технологиялық газдардан қорғайды

Процесске байланысты қабылдағыштар құймақ қабылдағыштары, бөшкелердің қабылдағыштары, науалар, вафельді тасымалдаушылар немесе реттелетін реактор компоненттері ретінде жасалуы мүмкін.

Неліктен жалаңаш графитті қолданбасқа?

Графит ұзақ уақыт бойы ең жақсы жоғары температуралық инженерлік материалдардың бірі ретінде танылды, себебі оның:

· Өте жақсы жылу өткізгіштік

· Төмен термиялық кеңею коэффициенті

· Жоғары температура тұрақтылығы

· Жеңіл өңдеу мүмкіндігі

· Төмен тығыздық

Дегенмен, жалаңаш графит жартылай өткізгішті тікелей өңдеуге жарамайды.

Эпитаксия кезінде H₂, HCl, NH₃, силан, хлоросиландар және металл-органикалық прекурсорлар сияқты технологиялық газдар ашық графит беттеріне үздіксіз шабуыл жасайды. Уақыт өте келе графит тотыға бастайды, коррозияға ұшырайды және көміртек бөлшектерін шығара бастайды.

Бұл бөлшектер:

· пластиналарды ластау,

· ақаулардың тығыздығын арттыру,

· эпитаксистік біркелкілікті төмендету,

· реакторға техникалық қызмет көрсету аралықтарын қысқарту.

Сондықтан қазіргі жартылай өткізгіш реакторлардың барлығы дерлік ашық графиттің орнына қорғаныш керамикалық жабындарды пайдаланады.

Неліктен кремний карбиді артықшылықты жабын болып табылады?

Қол жетімді жабын материалдарының арасында, соның ішінде BN, ZrB₂, TaC және әртүрлі оксидті жабындар — CVD кремний карбиді өнеркәсіптік стандартқа айналды, себебі ол термиялық, химиялық және механикалық қасиеттердің тамаша тепе-теңдігін ұсынады.

Негізгі артықшылықтарға мыналар жатады:

• Керемет химиялық төзімділік: Тығыз SiC коррозиялық газдардың графиттік негізге жетуіне жол бермейді, құрамдастардың қызмет ету мерзімін айтарлықтай ұзартады.
• Тамаша жылу өткізгіштік: Жоғары жылу өткізгіштік пластинадағы тамаша температура біркелкілігін сақтай отырып, жылдам жылу беруді қамтамасыз етеді.
• Төмен термиялық кеңею сәйкессіздігі: SiC термиялық кеңею коэффициенті графитпен тығыз сәйкес келеді, қайталанатын қыздыру және салқындату циклдары кезінде ішкі кернеуді азайтады.
• Жоғары қаттылық: жабын пластинаны тиеу және реактор жұмысы кезінде тозуға қарсы тұрады.
• Жоғары тазалық: Жоғары сапалы CVD SiC жабындары металдың ластануын және бөлшектердің пайда болуын азайтады - жартылай өткізгіштердің озық өндірісі үшін өте маңызды.

Неліктен химиялық булардың тұндыру (CVD)?

Әр түрлі жабын технологиялары бар, соның ішінде:

· Плазмалық бүрку

· Соль-гельді жабын

· Электрофоретикалық тұндыру

· Қаптаманы цементтеу

· Қылқаламмен қаптау

Дегенмен, жартылай өткізгіштер өндірісі негізінен химиялық булардың тұндыруын (CVD) қолдайды, өйткені ол келесі жабындарды шығарады:

· өте жоғары тазалық,

· тамаша тығыздық,

· біркелкі қалыңдығы,

· жоғары адгезия,

· төмен кеуектілік,

· күрделі геометриялар бойынша тамаша сәйкестік.

Көбінесе кеуектері мен әлсіз интерфейстері бар бүріккіш жабындардан айырмашылығы, CVD SiC графиттік субстратпен химиялық байланысқан тығыз кристалды қабатты құрайды, бұл қатал технологиялық жағдайларда қызмет ету мерзімін едәуір ұзартады.

Типтік қолданбалар

SiC жабындысы бар графит компоненттері келесі жағдайларда кеңінен қолданылады:

SiC эпитаксиясы: MOSFET, SBD және басқа қуат құрылғылары үшін гомоэпитаксиалды өсу кезінде өткізгіш және жартылай оқшаулағыш SiC пластинкаларын қолдау.

Silicon Epitaxy: CMOS және қуатты жартылай өткізгіштер өндірісінде қолданылатын кремний пластинкасының эпитаксисі үшін тұрақты жылу платформаларын қамтамасыз ету.

GaN Epitaxy: RF құрылғылары, HEMT, MicroLED және қуат электроникасы үшін GaN-on-Si және GaN-on-SiC өсуін қолдау.

Жарықдиодты өндіру: көк, жасыл, ультракүлгін және MicroLED эпитаксиалды өсу үшін MOCVD реакторларында қолданылады.

Қорытынды

Жартылай өткізгіш процестер үлкен пластинкаларға, процесс терезелерінің тығыздығына және ақаулардың төмен тығыздығына қарай жылжуын жалғастырған сайын, жоғары өнімді реактор компоненттерінің маңыздылығы арта береді.

CVD SiC қапталған графит қабылдағыштары таптырмас болды, өйткені олар графиттің жоғары термиялық өнімділігін кремний карбидінің керемет химиялық төзімділігімен, тазалығымен және ұзақ мерзімділігімен біріктіреді.

SiC қуат құрылғылары, GaN RF электроникасы, жарық диодты өндірісі немесе кремний эпитаксисі үшін жоғары сапалы SiC жабыны бар графит құрамдастарына инвестициялау өнімділіктің жоғарылауына, жабдықтың ұзақ жұмыс істеу уақытына және өндіріс шығындарының төмендеуіне тікелей ықпал етеді.