Mengapa Salutan SiC CVD Mesti untuk Suseptor Grafit MOCVD?

Dalam pembuatan cip LED, epitaksi MOCVD berfungsi sebagai proses teras yang menentukan kecekapan bercahaya. Semasa pengeluaran, suseptor grafit yang membawa substrat nilam atau silikon beroperasi di bawah kitaran haba berulang pada suhu hampir 1,000°C dalam atmosfera menghakis. Sehubungan itu, prestasi suseptor grafit secara langsung memberi kesan kepada kecekapan epitaksi, keseragaman epitaksi dan hasil akhir peranti siap. Mendepositkan salutan SiC CVD pada suseptor grafit telah menjadi penyelesaian industri arus perdana. Artikel ini menghuraikan secara ringkas tentang rasional di sebalik reka bentuk ini.

Apa yang Berlaku Apabila Menggunakan Susceptor Grafit Tidak Bersalut?

grafitadalah bahan yang sangat baik untuk sokongan suhu tinggi, namun ia mempunyai tiga kelemahan yang wujud yang menjadi teruk secara drastik di dalam ruang MOCVD:

1. Kakisan Kimia pada Suhu Tinggi

Proses MOCVD memperkenalkan ammonia, hidrogen dan prekursor logam-organik. Apabila grafit bersentuhan dengan gas-gas ini pada hampir 1,000°C, hidrokarbon dan juga hidrogen sianida terhasil. Ini menyebabkan kakisan berterusan permukaan grafit dengan sisihan dimensi beransur-ansur, dan hasil sampingan tindak balas mencemarkan lapisan epitaxial.

2. Kekotoran Keluar Gas daripada Struktur Berliang

Memandangkan grafit mempunyai struktur berliang, sisa kekotoran logam, lembapan terjerap dan oksigen daripada pengeluaran dikeluarkan secara beransur-ansur semasa kitaran pemanasan berulang. Setiap keluaran mencetuskan turun naik dalam kepekatan kekotoran latar belakang lapisan epitaxial, yang akan mewujudkan titik kecacatan yang tidak dapat dijelaskan yang boleh dilihat pada lengkung hasil.

3. Serbuk dan Ubah Bentuk Di Bawah Kitaran Terma

Suseptor MOCVD menjalani pelbagai kitaran pemanasan dan penyejukan setiap hari. Grafit kosong mengalami pengurangan daya ikatan antara zarah permukaan di bawah renjatan haba berulang, mengakibatkan penumpahan serbuk. Zarah karbon yang jatuh ke atas wafer epitaxial membawa kepada pencemaran zarah yang membawa maut.

Ringkasnya, suseptor grafit tidak bersalut bertindak sebagai "bom kekotoran" yang tidak dapat diramalkan yang secara berterusan membebaskan bahan cemar di dalam ruang MOCVD.

Apakah Kelebihan yang disediakan oleh Salutan SiC CVD?

Apabila proses pembuatan semikonduktor maju ke nanometer dan juga nod skala atom, kesan bahan cemar permukaan termasuk bahan pencemar zarah dan kekotoran ionik logam akan merendahkan atau malah menjadikan peranti semikonduktor akhir tidak berfungsi sepenuhnya. Ini mengenakan keperluan prestasi yang jauh lebih ketat pada suseptor grafit yang digunakan dalam proses epitaxial. Bergantung pada teknologi pemendapan wap kimia termaju, salutan SiC padat seragam didepositkan pada suseptor grafit. Salutan ini bertindak sebagai perisai seramik pelindung yang teguh dan memberikan kelebihan utama berikut:

1. Perlindungan Fizikal yang Boleh Dipercayai

Salutan SiC mengasingkan sepenuhnya asas grafit daripada atmosfera proses, menghalang ammonia dan hidrogen daripada menghubungi grafit asas dan menyekat etsa kimia. Sementara itu, kekotoran yang terperangkap di dalam matriks grafit dimeterai di bawah salutan dan tidak boleh meresap ke dalam ruang.

2. Kebersihan Sangat Tinggi

Salutan CVD SiC ketulenan mencapai ketulenan tahap ppb (gred 9N, melebihi 99.999995%), jauh mengatasi kebanyakan bahan grafit. Ini bermakna bahawa pencemaran wafer olehSuseptor grafit bersalut CVD SiCpermukaan dikurangkan ke tahap yang hampir boleh diabaikan.

3. Rintangan Kejutan Terma Unggul

Suseptor MOCVD cenderung untuk mengekalkan kerosakan akibat turun naik suhu yang cepat. Melalui pelarasan proses,CVD SiCsalutan boleh terikat dengan kukuh dengan asas grafit dan menyesuaikan diri dengan pekali pengembangan haba grafit, dengan berkesan mengurangkan risiko keretakan yang disebabkan oleh perubahan suhu yang melampau.

4. Rintangan Pengoksidaan yang luar biasa

Semasa persekitaran yang mengandungi oksigen di bawah 1600°C, filem SiO₂ pelindung ultra-nipis terbentuk secara semula jadi pada permukaan salutan suseptor grafit bersalut CVD SiC. Salutan CVD SiC ini boleh menghalang pengoksidaan selanjutnya untuk menghakis suseptor grafit dalaman, bertindak sebagai pilihan terakhir walaupun dalam keadaan teruk seperti pengambilan udara yang tidak dirancang semasa proses.