SiC కోటెడ్ గ్రాఫైట్ ససెప్టర్ ఎందుకు విఫలమవుతుంది? - VeTek సెమీకండక్టర్

SiC కోటెడ్ గ్రాఫైట్ ససెప్టర్ యొక్క వైఫల్య కారకాల విశ్లేషణ

సాధారణంగా, ఎపిటాక్సియల్ SIC పూత గ్రాఫైట్ ససెప్టర్లు తరచుగా బాహ్య i కి లోబడి ఉంటాయిఉపయోగం సమయంలో mpact, ఇది నిర్వహణ ప్రక్రియ, లోడింగ్ మరియు అన్‌లోడ్ లేదా ప్రమాదవశాత్తు మానవ ఘర్షణ నుండి వస్తుంది. కానీ ప్రధాన ప్రభావ కారకం ఇప్పటికీ పొరల తాకిడి నుండి వస్తుంది. నీలమణి మరియు SIC ఉపరితలాలు రెండూ చాలా కష్టం. హై-స్పీడ్ MOCVD పరికరాలలో ప్రభావ సమస్య చాలా సాధారణం, మరియు దాని ఎపిటాక్సియల్ డిస్క్ యొక్క వేగం 1000 RPM వరకు చేరుకోవచ్చు. ప్రారంభంలో, యంత్రం యొక్క షట్డౌన్ మరియు ఆపరేషన్ సమయంలో, జడత్వం యొక్క ప్రభావం కారణంగా, కఠినమైన ఉపరితలం తరచుగా విసిరివేయబడుతుంది మరియు ఎపిటాక్సియల్ డిస్క్ పిట్ యొక్క సైడ్ వాల్ లేదా అంచుని తాకుతుంది, దీనివల్ల SIC పూతకు నష్టం జరుగుతుంది. ముఖ్యంగా కొత్త తరం పెద్ద MOCVD పరికరాల కోసం, దాని ఎపిటాక్సియల్ డిస్క్ యొక్క బయటి వ్యాసం 700 మిమీ కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది, మరియు బలమైన సెంట్రిఫ్యూగల్ ఫోర్స్ ఉపరితలం యొక్క ప్రభావ శక్తిని ఎక్కువ మరియు విధ్వంసక శక్తి బలంగా చేస్తుంది.

అధిక-ఉష్ణోగ్రత పైరోలైసిస్ తర్వాత NH3 పెద్ద మొత్తంలో అణు H ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, మరియు అణు H గ్రాఫైట్ దశలో కార్బన్‌కు బలమైన రియాక్టివిటీని కలిగి ఉంటుంది. ఇది క్రాక్ వద్ద బహిర్గతమైన గ్రాఫైట్ ఉపరితలాన్ని సంప్రదించినప్పుడు, అది గ్రాఫైట్‌ను గట్టిగా ఎత్తివేస్తుంది, వాయు హైడ్రోకార్బన్‌లను (NH3+C → HCN+H2) ఉత్పత్తి చేయడానికి ప్రతిస్పందిస్తుంది మరియు గ్రాఫైట్ ఉపరితలంలో బోర్‌హోల్స్‌ను ఏర్పరుస్తుంది, దీని ఫలితంగా బోలోహోల్ నిర్మాణంతో సహా ఒక బోలహోల్ నిర్మాణంలో ఉంటుంది. ప్రాంతం మరియు పోరస్ గ్రాఫైట్ ప్రాంతం. ప్రతి ఎపిటాక్సియల్ ప్రక్రియలో, బోర్‌హోల్స్ నిరంతరం పగుళ్ల నుండి పెద్ద మొత్తంలో హైడ్రోకార్బన్ వాయువును విడుదల చేస్తాయి, ప్రక్రియ వాతావరణంలో కలపాలి, ప్రతి ఎపిటాక్సీ ద్వారా పెరిగిన ఎపిటాక్సియల్ పొరల నాణ్యతను ప్రభావితం చేస్తాయి మరియు చివరకు గ్రాఫైట్ డిస్క్ ప్రారంభంలో స్క్రాప్ చేయడానికి కారణమవుతాయి.

సాధారణంగా చెప్పాలంటే, బేకింగ్ ట్రేలో ఉపయోగించే గ్యాస్ H2 ప్లస్ N2 యొక్క చిన్న మొత్తం. H2 అనేది AlN మరియు AlGaN వంటి డిస్క్ ఉపరితలంపై నిక్షేపాలతో చర్య తీసుకోవడానికి ఉపయోగించబడుతుంది మరియు ప్రతిచర్య ఉత్పత్తులను ప్రక్షాళన చేయడానికి N2 ఉపయోగించబడుతుంది. అయినప్పటికీ, అధిక Al భాగాలు వంటి నిక్షేపాలను H2/1300℃ వద్ద కూడా తొలగించడం కష్టం. సాధారణ LED ఉత్పత్తుల కోసం, బేకింగ్ ట్రేని శుభ్రం చేయడానికి H2 యొక్క చిన్న మొత్తాన్ని ఉపయోగించవచ్చు; అయినప్పటికీ, GaN పవర్ డివైజ్‌లు మరియు RF చిప్‌ల వంటి అధిక అవసరాలు ఉన్న ఉత్పత్తుల కోసం, బేకింగ్ ట్రేని శుభ్రం చేయడానికి Cl2 గ్యాస్ తరచుగా ఉపయోగించబడుతుంది, అయితే LED కోసం ఉపయోగించే దానితో పోలిస్తే ట్రే జీవితకాలం బాగా తగ్గుతుంది. Cl2 అధిక ఉష్ణోగ్రత వద్ద SiC పూతను క్షీణింపజేస్తుంది (Cl2+SiC→SiCl4+C), మరియు ఉపరితలంపై అనేక తుప్పు రంధ్రాలు మరియు అవశేష రహిత కార్బన్‌ను ఏర్పరుస్తుంది, Cl2 మొదట SiC పూత యొక్క ధాన్యం సరిహద్దులను క్షీణింపజేస్తుంది, ఆపై ధాన్యాలను క్షీణిస్తుంది, ఫలితంగా పగుళ్లు మరియు వైఫల్యం వరకు పూత బలం తగ్గుతుంది.

SIC ఎపిటాక్సియల్ గ్యాస్ మరియు SIC పూత వైఫల్యం

SIC ఎపిటాక్సియల్ గ్యాస్ ప్రధానంగా H2 (క్యారియర్ గ్యాస్‌గా), SIH4 లేదా SICL4 (SI మూలాన్ని అందించడం), C3H8 లేదా CCL4 (సి మూలాన్ని అందించడం), N2 (డోపింగ్ కోసం N మూలాన్ని అందించడం), TMA (ట్రిమెథైలాల్యూమినియం, అల్ మూలాన్ని అందించడం, డోపింగ్ కోసం ఉన్నాయి ), HCl+H2 (ఇన్-సిటు ఎచింగ్). SIC ఎపిటాక్సియల్ కోర్ కెమికల్ రియాక్షన్: SIH4+C3H8 → SIC+ఉప ఉత్పత్తి (సుమారు 1650 ℃). SIC ఎపిటాక్సీకి ముందు SIC ఉపరితలాలను తడి శుభ్రం చేయాలి. తడి శుభ్రపరచడం యాంత్రిక చికిత్స తర్వాత ఉపరితలం యొక్క ఉపరితలాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది మరియు బహుళ ఆక్సీకరణ మరియు తగ్గింపు ద్వారా అదనపు మలినాలను తొలగిస్తుంది. అప్పుడు HCl+H2 ను ఉపయోగించడం వల్ల ఇన్-సిటు ఎచింగ్ ప్రభావాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది, SI సమూహాల ఏర్పాటును సమర్థవంతంగా నిరోధిస్తుంది, SI మూలం యొక్క వినియోగ సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది మరియు ఒకే క్రిస్టల్ ఉపరితలం వేగంగా మరియు మెరుగైనది, స్పష్టమైన ఉపరితల పెరుగుదల దశను ఏర్పరుస్తుంది, పెరుగుదలను వేగవంతం చేస్తుంది. రేటు మరియు SIC ఎపిటాక్సియల్ పొర లోపాలను సమర్థవంతంగా తగ్గిస్తుంది. అయినప్పటికీ, HCl+H2 SIC సబ్‌స్ట్రేట్ ఇన్-సిటును కలిగి ఉండగా, ఇది భాగాలపై (SIC+H2 → SIH4+C) SIC పూతకు తక్కువ మొత్తంలో తుప్పును కలిగిస్తుంది. ఎపిటాక్సియల్ కొలిమితో SIC నిక్షేపాలు పెరుగుతూనే ఉన్నందున, ఈ తుప్పు తక్కువ ప్రభావాన్ని చూపుతుంది.

SiC అనేది ఒక సాధారణ పాలీక్రిస్టలైన్ పదార్థం. అత్యంత సాధారణ క్రిస్టల్ నిర్మాణాలు 3C-SiC, 4H-SiC మరియు 6H-SiC, వీటిలో 4H-SiC అనేది ప్రధాన స్రవంతి పరికరాలు ఉపయోగించే క్రిస్టల్ మెటీరియల్. క్రిస్టల్ రూపాన్ని ప్రభావితం చేసే ప్రధాన కారకాల్లో ఒకటి ప్రతిచర్య ఉష్ణోగ్రత. ఉష్ణోగ్రత నిర్దిష్ట ఉష్ణోగ్రత కంటే తక్కువగా ఉంటే, ఇతర క్రిస్టల్ రూపాలు సులభంగా ఉత్పత్తి చేయబడతాయి. పరిశ్రమలో విస్తృతంగా ఉపయోగించే 4H-SiC ఎపిటాక్సీ యొక్క ప్రతిచర్య ఉష్ణోగ్రత 1550~1650℃. ఉష్ణోగ్రత 1550℃ కంటే తక్కువగా ఉంటే, 3C-SiC వంటి ఇతర క్రిస్టల్ రూపాలు సులభంగా ఉత్పత్తి చేయబడతాయి. అయినప్పటికీ, 3C-SiC అనేది SiC పూతలలో సాధారణంగా ఉపయోగించే క్రిస్టల్ రూపం. దాదాపు 1600℃ ప్రతిచర్య ఉష్ణోగ్రత 3C-SiC పరిమితిని చేరుకుంది. అందువల్ల, SiC పూత యొక్క జీవితం ప్రధానంగా SiC ఎపిటాక్సీ యొక్క ప్రతిచర్య ఉష్ణోగ్రత ద్వారా పరిమితం చేయబడింది.

SiC పూతలపై SiC డిపాజిట్ల వృద్ధి రేటు చాలా వేగంగా ఉన్నందున, క్షితిజ సమాంతర హాట్ వాల్ SiC ఎపిటాక్సియల్ పరికరాలను మూసివేయాలి మరియు లోపల ఉన్న SiC పూత భాగాలను కొంత కాలం పాటు నిరంతర ఉత్పత్తి తర్వాత బయటకు తీయాలి. SiC పూత భాగాలపై SiC వంటి అదనపు డిపాజిట్లు యాంత్రిక రాపిడి → దుమ్ము తొలగింపు → అల్ట్రాసోనిక్ శుభ్రపరచడం → అధిక ఉష్ణోగ్రత శుద్దీకరణ ద్వారా తొలగించబడతాయి. ఈ పద్ధతి అనేక యాంత్రిక ప్రక్రియలను కలిగి ఉంది మరియు పూతకు యాంత్రిక నష్టాన్ని కలిగించడం సులభం.

ఎదుర్కొంటున్న అనేక సమస్యల దృష్ట్యాSiC పూతSiC ఎపిటాక్సియల్ పరికరాలలో, SiC క్రిస్టల్ గ్రోత్ ఎక్విప్‌మెంట్‌లో TaC పూత యొక్క అద్భుతమైన పనితీరుతో కలిపి, SiC పూత స్థానంలోSiC ఎపిటాక్సియల్TAC పూతతో ఉన్న పరికరాలు క్రమంగా పరికరాల తయారీదారులు మరియు పరికరాల వినియోగదారుల దృష్టిలోకి ప్రవేశించాయి. ఒక వైపు, TAC 3880 ℃ వరకు ద్రవీభవన స్థానాన్ని కలిగి ఉంది మరియు అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద NH3, H2, SI మరియు HCl ఆవిరి వంటి రసాయన తుప్పుకు నిరోధకతను కలిగి ఉంటుంది మరియు చాలా బలమైన అధిక ఉష్ణోగ్రత నిరోధకత మరియు తుప్పు నిరోధకత కలిగి ఉంటుంది. మరోవైపు, SIC పూతపై SIC యొక్క వృద్ధి రేటు SIC పూతపై SIC యొక్క వృద్ధి రేటు కంటే చాలా నెమ్మదిగా ఉంటుంది, ఇది పెద్ద మొత్తంలో కణాలు పడిపోవడం మరియు చిన్న పరికరాల నిర్వహణ చక్రం యొక్క సమస్యలను మరియు SIC వంటి అదనపు అవక్షేపాలు తో బలమైన రసాయన మెటలర్జికల్ ఇంటర్ఫేస్ ఏర్పడదుTaC పూత, మరియు సిక్ పూతపై సజాతీయంగా పెరిగిన సిక్ కంటే అదనపు అవక్షేపాలు తొలగించడం సులభం.