Hvorfor er CVD SiC-belegg et must for MOCVD-grafittsusceptorer?

I LED-brikkeproduksjon fungerer MOCVD-epitaksi som kjerneprosessen som bestemmer lyseffektiviteten. Under produksjon opererer grafittsusceptorer som bærer safir- eller silisiumsubstrater under gjentatte termiske sykluser ved temperaturer nær 1000 °C i korrosive atmosfærer. Følgelig påvirker ytelsen til grafittsusceptorer direkte epitaksisk effektivitet, epitaksienhet og det endelige utbyttet av ferdige enheter. Deponering av et CVD SiC-belegg på grafittsusceptorer har blitt den vanlige industriløsningen. Denne artikkelen utdyper kort begrunnelsen bak dette designet.

Hva skjer ved bruk av ubelagte grafittsusceptorer?

Grafitter utmerkede materialer for høytemperaturstøtte, men det har tre iboende ulemper som blir drastisk forverret inne i MOCVD-kamrene:

1. Kjemisk korrosjon ved høye temperaturer

MOCVD-prosesser introduserer ammoniakk, hydrogen og metallorganiske forløpere. Når grafitt kommer i kontakt med disse gassene ved nesten 1000 °C, produseres hydrokarboner og til og med hydrogencyanid. Dette forårsaker kontinuerlig korrosjon av grafittoverflaten med gradvis dimensjonsavvik, og reaksjonsbiproduktene forurenser det epitaksiale laget.

2. Utgassing av urenheter fra porøs struktur

Siden grafitt har en iboende porøs struktur, frigjøres gjenværende metalliske urenheter, adsorbert fuktighet og oksygen fra produksjonen gradvis under gjentatte oppvarmingssykluser. Hver utgivelse utløser fluktuasjoner i bakgrunnskonsentrasjonen av urenheter i det epitaksiale laget, noe som vil skape uforklarlige defektpunkter som er synlige på avkastningskurver.

3. Pulverdannelse og deformasjon under termisk sykling

MOCVD-susceptorer gjennomgår flere oppvarmings- og avkjølingssykluser daglig. Bar grafitt lider av redusert bindekraft mellom overflatepartikler under gjentatt termisk sjokk, noe som resulterer i pulveravgivelse. Karbonpartikler som faller ned på epitaksiale wafere fører til dødelig partikkelforurensning.

Kort sagt, ubelagte grafittsusceptorer fungerer som uforutsigbare "urenhetsbomber" som kontinuerlig frigjør forurensninger inne i MOCVD-kamre.

Hvilke fordeler gir CVD SiC-belegget?

Etter hvert som produksjonsprosesser for halvledere går videre til noder i nanometer og til og med atomskala, vil spor av overflateforurensninger, inkludert partikkelformige forurensninger og metalliske ioniske urenheter, brytes ned eller til og med gjøre sluttlige halvlederenheter fullstendig ufunksjonelle. Dette stiller langt strengere ytelseskrav til grafittsusceptorer som brukes i epitaksiale prosesser. Stoler på den avanserte kjemiske dampavsetningsteknologien, et jevnt tett SiC-belegg avsatt på grafittsusceptorer. Dette belegget fungerer som en robust beskyttende keramisk rustning og gir følgende hovedfordeler:

1. Pålitelig fysisk beskyttelse

SiC-belegget isolerer grafittbasen fullstendig fra prosessatmosfære, hindrer ammoniakk og hydrogen i å komme i kontakt med basegrafitten og undertrykker kjemisk etsing. I mellomtiden blir urenheter fanget inne i grafittmatrisen forseglet under belegget og kan ikke lekke inn i kammeret.

2. Ultra-høy renslighet

Renhet CVD SiC-belegg oppnår renhet på ppb-nivå (9N-grad, over 99,999995%), og overgår de fleste grafittmaterialer. Dette betyr at forurensning av waferen avCVD SiC-belagt grafittsusceptoroverflaten er redusert til et nesten ubetydelig nivå.

3. Overlegen termisk støtmotstand

MOCVD-susceptorer har en tendens til å opprettholde skade fra raske temperatursvingninger. Gjennom prosessjusteringer,CVD SiCbelegg kan feste seg godt til grafittbaser og tilpasse seg den termiske ekspansjonskoeffisienten til grafitt, noe som effektivt reduserer risikoen for sprekker forårsaket av ekstreme temperaturendringer.

4. Bemerkelsesverdig oksidasjonsmotstand

Under oksygenholdige miljøer under 1600 °C, utvikles en ultratynn beskyttende SiO₂-film naturlig på beleggoverflaten til CVD SiC-belagte grafittsusceptorer. Dette CVD SiC-belegget kan forhindre ytterligere oksidasjon for å erodere de interne grafittsusceptorene, og fungerer som en siste utvei selv under alvorlige omstendigheter som et uplanlagt luftinntak under prosessen.