SiC பூசப்பட்ட கிராஃபைட் சஸ்பெப்டர் ஏன் தோல்வியடைகிறது? - VeTek செமிகண்டக்டர்

SiC பூசப்பட்ட கிராஃபைட் சஸ்செப்டரின் தோல்வி காரணிகளின் பகுப்பாய்வு

வழக்கமாக, எபிடாக்சியல் SiC பூசப்பட்ட கிராஃபைட் சஸ்பெப்டர்கள் பெரும்பாலும் வெளிப்புற iக்கு உட்படுத்தப்படுகின்றனகையாளுதல் செயல்முறை, ஏற்றுதல் மற்றும் இறக்குதல் அல்லது தற்செயலான மனித மோதலில் இருந்து வரக்கூடிய பயன்பாட்டின் போது ஏற்படும் பாதிப்பு. ஆனால் முக்கிய தாக்க காரணி இன்னும் செதில்களின் மோதலில் இருந்து வருகிறது. சபையர் மற்றும் SiC அடி மூலக்கூறுகள் இரண்டும் மிகவும் கடினமானவை. அதிவேக MOCVD உபகரணங்களில் தாக்கச் சிக்கல் மிகவும் பொதுவானது, மேலும் அதன் எபிடாக்சியல் வட்டின் வேகம் 1000 ஆர்பிஎம் வரை அடையும். இயந்திரத்தின் துவக்கம், பணிநிறுத்தம் மற்றும் செயல்பாட்டின் போது, ​​மந்தநிலையின் விளைவு காரணமாக, கடினமான அடி மூலக்கூறு அடிக்கடி தூக்கி எறியப்பட்டு, பக்க சுவர் அல்லது எபிடாக்சியல் டிஸ்க் குழியின் விளிம்பைத் தாக்குகிறது, இதனால் SiC பூச்சுக்கு சேதம் ஏற்படுகிறது. குறிப்பாக புதிய தலைமுறை பெரிய MOCVD உபகரணங்களுக்கு, அதன் எபிடாக்சியல் வட்டின் வெளிப்புற விட்டம் 700 மி.மீ.க்கும் அதிகமாக உள்ளது, மேலும் வலுவான மையவிலக்கு விசை அடி மூலக்கூறின் தாக்க விசையை அதிகமாக்குகிறது மற்றும் அழிவு சக்தியை வலிமையாக்குகிறது.

உயர் வெப்பநிலை பைரோலிசிஸுக்குப் பிறகு NH3 அதிக அளவு அணு H ஐ உருவாக்குகிறது, மேலும் அணு H ஆனது கிராஃபைட் கட்டத்தில் கார்பனுக்கு வலுவான வினைத்திறனைக் கொண்டுள்ளது. விரிசலில் வெளிப்படும் கிராஃபைட் அடி மூலக்கூறைத் தொடர்பு கொள்ளும்போது, ​​அது கிராஃபைட்டை வலுவாகப் பொறித்து, வாயு ஹைட்ரோகார்பன்களை (NH3+C→HCN+H2) உருவாக்க வினைபுரிந்து, கிராஃபைட் அடி மூலக்கூறில் போர்ஹோல்களை உருவாக்குகிறது, இதன் விளைவாக ஒரு பொதுவான போர்ஹோல் அமைப்பை உருவாக்குகிறது. பகுதி மற்றும் ஒரு நுண்துளை கிராஃபைட் பகுதி. ஒவ்வொரு எபிடாக்சியல் செயல்முறையிலும், போர்ஹோல்கள் தொடர்ந்து விரிசல்களில் இருந்து அதிக அளவு ஹைட்ரோகார்பன் வாயுவை வெளியிடும், செயல்முறை வளிமண்டலத்தில் கலந்து, ஒவ்வொரு எபிடாக்சியால் வளர்க்கப்படும் எபிடாக்சியல் செதில்களின் தரத்தை பாதிக்கும், மேலும் இறுதியாக கிராஃபைட் வட்டு முன்கூட்டியே அகற்றப்படும்.

பொதுவாக, பேக்கிங் தட்டில் பயன்படுத்தப்படும் வாயு H2 மற்றும் N2 இன் சிறிய அளவு ஆகும். AlN மற்றும் AlGaN போன்ற வட்டின் மேற்பரப்பில் உள்ள வைப்புகளுடன் வினைபுரிய H2 பயன்படுகிறது, மேலும் N2 எதிர்வினை தயாரிப்புகளை சுத்தப்படுத்த பயன்படுகிறது. இருப்பினும், உயர் Al கூறுகள் போன்ற வைப்புகளை H2/1300℃ இல் கூட அகற்றுவது கடினம். சாதாரண எல்இடி தயாரிப்புகளுக்கு, பேக்கிங் தட்டில் சுத்தம் செய்ய சிறிய அளவு H2 ஐப் பயன்படுத்தலாம்; இருப்பினும், GaN பவர் சாதனங்கள் மற்றும் RF சில்லுகள் போன்ற அதிகத் தேவைகளைக் கொண்ட தயாரிப்புகளுக்கு, பேக்கிங் ட்ரேயை சுத்தம் செய்ய Cl2 வாயு அடிக்கடி பயன்படுத்தப்படுகிறது, ஆனால் LED க்கு பயன்படுத்தப்படுவதை விட தட்டு ஆயுட்காலம் வெகுவாகக் குறைக்கப்படுகிறது. Cl2 ஆனது SiC பூச்சுகளை அதிக வெப்பநிலையில் (Cl2+SiC→SiCl4+C) அரித்து, மேற்பரப்பில் பல அரிப்பு துளைகள் மற்றும் எஞ்சிய இலவச கார்பனை உருவாக்குவதால், Cl2 முதலில் SiC பூச்சுகளின் தானிய எல்லைகளை அரிக்கிறது, பின்னர் தானியங்களை அரிக்கிறது. விரிசல் மற்றும் தோல்வி வரை பூச்சு வலிமையில் குறைவு.

SiC எபிடாக்சியல் வாயு மற்றும் SiC பூச்சு தோல்வி

SiC எபிடாக்சியல் வாயு முக்கியமாக H2 (கேரியர் வாயுவாக), SiH4 அல்லது SiCl4 (Si ஆதாரத்தை வழங்குதல்), C3H8 அல்லது CCl4 (சி மூலத்தை வழங்குதல்), N2 (ஊக்கமருந்துக்கு N மூலத்தை வழங்குதல்), TMA (டிரைமெதிலாலுமினியம், ஊக்கமருந்துக்கு அல் மூலத்தை வழங்குகிறது ), HCl+H2 (இன்-சிட்டு எச்சிங்). SiC எபிடாக்சியல் கோர் இரசாயன எதிர்வினை: SiH4+C3H8→SiC+துணை தயாரிப்பு (சுமார் 1650℃). SiC எபிடாக்ஸிக்கு முன் SiC அடி மூலக்கூறுகள் ஈரமாக சுத்தம் செய்யப்பட வேண்டும். ஈரமான சுத்தம் இயந்திர சிகிச்சையின் பின்னர் அடி மூலக்கூறின் மேற்பரப்பை மேம்படுத்தலாம் மற்றும் பல ஆக்சிஜனேற்றம் மற்றும் குறைப்பு மூலம் அதிகப்படியான அசுத்தங்களை அகற்றலாம். பின்னர் HCl+H2 ஐப் பயன்படுத்தி, இடத்திலேயே பொறித்தல் விளைவை மேம்படுத்தலாம், Si க்ளஸ்டர்கள் உருவாவதைத் தடுக்கலாம், Si மூலத்தின் பயன்பாட்டுத் திறனை மேம்படுத்தலாம், மேலும் ஒற்றைப் படிக மேற்பரப்பை வேகமாகவும் சிறப்பாகவும் பொறித்து, தெளிவான மேற்பரப்பு வளர்ச்சி படியை உருவாக்கி, வளர்ச்சியை துரிதப்படுத்தலாம். விகிதம், மற்றும் SiC எபிடாக்சியல் அடுக்கு குறைபாடுகளை திறம்பட குறைக்கிறது. எவ்வாறாயினும், HCl+H2 SiC அடி மூலக்கூறை இடத்திலேயே பொறிக்கும் போது, ​​அது பாகங்களில் உள்ள SiC பூச்சுக்கு சிறிய அளவு அரிப்பை ஏற்படுத்தும் (SiC+H2→SiH4+C). எபிடாக்சியல் உலையுடன் SiC வைப்புத்தொகை தொடர்ந்து அதிகரித்து வருவதால், இந்த அரிப்பு சிறிய விளைவைக் கொண்டிருக்கிறது.

SiC என்பது ஒரு பொதுவான பாலிகிரிஸ்டலின் பொருள். மிகவும் பொதுவான படிக கட்டமைப்புகள் 3C-SiC, 4H-SiC மற்றும் 6H-SiC ஆகும், அவற்றில் 4H-SiC என்பது முக்கிய சாதனங்களால் பயன்படுத்தப்படும் படிகப் பொருளாகும். படிக வடிவத்தை பாதிக்கும் முக்கிய காரணிகளில் ஒன்று எதிர்வினை வெப்பநிலை ஆகும். ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலையை விட வெப்பநிலை குறைவாக இருந்தால், மற்ற படிக வடிவங்கள் எளிதில் உருவாக்கப்படும். தொழில்துறையில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் 4H-SiC எபிடாக்ஸியின் எதிர்வினை வெப்பநிலை 1550~1650℃ ஆகும். வெப்பநிலை 1550℃ க்கும் குறைவாக இருந்தால், 3C-SiC போன்ற பிற படிக வடிவங்கள் எளிதில் உருவாக்கப்படும். இருப்பினும், 3C-SiC என்பது SiC பூச்சுகளில் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் ஒரு படிக வடிவமாகும். சுமார் 1600℃ எதிர்வினை வெப்பநிலை 3C-SiC வரம்பை எட்டியுள்ளது. எனவே, SiC பூச்சுகளின் ஆயுள் முக்கியமாக SiC எபிடாக்ஸியின் எதிர்வினை வெப்பநிலையால் வரையறுக்கப்படுகிறது.

SiC பூச்சுகளில் SiC வைப்புகளின் வளர்ச்சி விகிதம் மிக வேகமாக இருப்பதால், கிடைமட்ட சூடான சுவர் SiC எபிடாக்சியல் உபகரணங்களை மூட வேண்டும் மற்றும் உள்ளே உள்ள SiC பூச்சு பாகங்களை ஒரு குறிப்பிட்ட காலத்திற்கு தொடர்ந்து உற்பத்தி செய்த பிறகு வெளியே எடுக்க வேண்டும். SiC பூச்சு பாகங்களில் உள்ள SiC போன்ற அதிகப்படியான வைப்புக்கள் இயந்திர உராய்வு → தூசி அகற்றுதல் → அல்ட்ராசோனிக் சுத்தம் → அதிக வெப்பநிலை சுத்திகரிப்பு மூலம் அகற்றப்படுகின்றன. இந்த முறை பல இயந்திர செயல்முறைகளைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் பூச்சுக்கு இயந்திர சேதத்தை ஏற்படுத்துவது எளிது.

எதிர்கொள்ளும் பல பிரச்சனைகளின் பார்வையில்SiC பூச்சுSiC எபிடாக்சியல் உபகரணங்களில், SiC படிக வளர்ச்சி உபகரணங்களில் TaC பூச்சுகளின் சிறந்த செயல்திறனுடன் இணைந்து, SiC பூச்சுக்கு பதிலாகSiC எபிடாக்சியல்TaC பூச்சு கொண்ட உபகரணங்கள் படிப்படியாக உபகரண உற்பத்தியாளர்கள் மற்றும் உபகரண பயனர்களின் பார்வையில் நுழைந்துள்ளன. ஒருபுறம், TaC ஆனது 3880℃ வரை உருகும் புள்ளியைக் கொண்டுள்ளது, மேலும் அதிக வெப்பநிலையில் NH3, H2, Si, மற்றும் HCl நீராவி போன்ற இரசாயன அரிப்பை எதிர்க்கும் மற்றும் மிகவும் வலுவான உயர் வெப்பநிலை எதிர்ப்பு மற்றும் அரிப்பு எதிர்ப்பைக் கொண்டுள்ளது. மறுபுறம், TaC பூச்சு மீது SiC இன் வளர்ச்சி விகிதம் SiC பூச்சு மீது SiC இன் வளர்ச்சி விகிதத்தை விட மிகவும் மெதுவாக உள்ளது, இது அதிக அளவு துகள் வீழ்ச்சி மற்றும் குறுகிய உபகரண பராமரிப்பு சுழற்சி மற்றும் SiC போன்ற அதிகப்படியான படிவுகளின் சிக்கல்களைத் தணிக்கும். ஒரு வலுவான இரசாயன உலோகவியல் இடைமுகத்தை உருவாக்க முடியாதுTaC பூச்சு, மற்றும் SiC பூச்சு மீது ஒரே மாதிரியாக வளர்க்கப்படும் SiC ஐ விட அதிகப்படியான படிவுகளை அகற்றுவது எளிது.