Неліктен CVD SiC жабындары MOCVD графитті қабылдағыштары үшін қажет?

Жарықдиодты чиптерді өндіруде MOCVD эпитаксисі жарық тиімділігін анықтайтын негізгі процесс ретінде қызмет етеді. Өндіріс кезінде сапфир немесе кремний субстраттары бар графит қабылдағыштары коррозиялық атмосферада 1000°C-қа жақын температурада қайталанатын термиялық циклдармен жұмыс істейді. Тиісінше, графитті қабылдағыштардың өнімділігі эпитаксияның тиімділігіне, эпитаксияның біркелкілігіне және дайын құрылғылардың соңғы өнімділігіне тікелей әсер етеді. CVD SiC жабындысын графит қабылдағыштарына қою өнеркәсіптің негізгі шешіміне айналды. Бұл мақалада осы дизайнның астарлы негіздемесі қысқаша қарастырылады.

Қапталмаған графит сусцепторларын қолданғанда не болады?

Графитбұл жоғары температураны қолдауға арналған тамаша материалдар, бірақ MOCVD камераларында күрт нашарлайтын үш тән кемшілігі бар:

1. Жоғары температурадағы химиялық коррозия

MOCVD процестері аммиак, сутегі және металл-органикалық прекурсорларды енгізеді. Графит бұл газдармен шамамен 1000 ° C температурада жанасқанда, көмірсутектер және тіпті цианид сутегі пайда болады. Бұл бірте-бірте өлшемдік ауытқумен графит бетінің үздіксіз коррозиясын тудырады және реакцияның жанама өнімдері эпитаксиалды қабатты ластайды.

2. Кеуекті құрылымнан қоспаны шығару

Графитке тән кеуекті құрылым болғандықтан, қалдық металдық қоспалар, адсорбцияланған ылғал және өндірістегі оттегі қайталанатын қыздыру циклдері кезінде біртіндеп бөлінеді. Әрбір шығарылым эпитаксиалды қабаттың фондық қоспа концентрациясының ауытқуын тудырады, бұл кірістілік қисықтарында көрінетін түсініксіз ақау нүктелерін жасайды.

3. Термиялық цикл кезінде ұнтақтау және деформация

MOCVD сенсорлары күн сайын бірнеше қыздыру және салқындату циклдарынан өтеді. Жалаңаш графит қайталанатын термиялық соққы кезінде беттік бөлшектер арасындағы байланыстыру күшін азайтады, нәтижесінде ұнтақ төгіледі. Эпитаксиалды пластинкаларға түсетін көміртегі бөлшектері өлімге әкелетін бөлшектердің ластануына әкеледі.

Қысқасы, қапталмаған графит қабылдағыштары MOCVD камераларының ішінде ластаушы заттарды үздіксіз шығаратын күтпеген «қоспалы бомбалар» ретінде әрекет етеді.

CVD SiC жабыны қандай артықшылықтар береді?

Жартылай өткізгішті өндіру процестері нанометрлік және тіпті атомдық масштабтағы түйіндерге дейін ілгерілеген сайын, бөлшектерді ластаушы заттар мен металл иондық қоспаларды қоса, беткі ластаушы заттардың ізі соңғы жартылай өткізгіш құрылғыларды нашарлатады немесе тіпті жұмыс істемейді. Бұл эпитаксиалды процестерде қолданылатын графит қабылдағыштарына әлдеқайда қатаң өнімділік талаптарын қояды. Жетілдірілген химиялық бу тұндыру технологиясына сүйене отырып, графит қабылдағыштарында біркелкі тығыз SiC жабыны сақталады. Бұл жабын берік қорғаныс керамикалық құрыш ретінде әрекет етеді және келесі негізгі артықшылықтарды береді:

1. Сенімді физикалық қорғаныс

SiC жабыны графит негізін технологиялық атмосферадан толығымен оқшаулайды, аммиак пен сутегінің негізгі графитпен жанасуын болдырмайды және химиялық қышуды басады. Сонымен қатар, графит матрицасының ішінде қалған қоспалар жабынның астында тығыздалған және камераға сіңіп кете алмайды.

2. Өте жоғары тазалық

Тазалық CVD SiC жабындары ppb деңгейіндегі тазалыққа жетеді (9N маркасы, 99,999995%-дан жоғары), бұл графит материалдарының көпшілігінен айтарлықтай асып түседі. Бұл пластинаның ластануын білдіредіCVD SiC қапталған графит сенсорыбеті шамалы дерлік деңгейге дейін азаяды.

3. Жоғары термиялық соққыға төзімділік

MOCVD сенсорлары температураның жылдам ауытқуынан зақымдануға бейім. Процесті түзету арқылы,CVD SiCжабындар графит негіздерімен мықтап жабысып, графиттің термиялық кеңею коэффициентіне бейімделе алады, бұл төтенше температураның өзгеруінен туындаған крекинг қаупін тиімді төмендетеді.

4. Керемет тотығуға төзімділік

1600°C төмен оттегі бар ортада CVD SiC қапталған графит сенсорларының жабын бетінде табиғи түрде ультра жұқа қорғаныс SiO₂ қабықшасы дамиды. Бұл CVD SiC жабыны ішкі графит қабылдағыштарын эрозиялау үшін одан әрі тотығуды болдырмайды, тіпті процесс кезінде жоспарланбаған ауа қабылдау сияқты ауыр жағдайларда да соңғы шара ретінде әрекет етеді.