Hvorfor er CVD SiC-belægninger et must for MOCVD-grafitsusceptorer?

I LED-chipfremstilling tjener MOCVD-epitaksi som kerneprocessen, der bestemmer lyseffektiviteten. Under produktionen fungerer grafitsusceptorer, der bærer safir- eller siliciumsubstrater, under gentagne termiske cyklusser ved temperaturer tæt på 1.000°C i korrosive atmosfærer. Følgelig påvirker ydeevnen af ​​grafitsusceptorer direkte epitaksisk effektivitet, epitaksiensartethed og det endelige udbytte af færdige enheder. Deponering af en CVD SiC-belægning på grafitsusceptorer er blevet den almindelige industriløsning. Denne artikel uddyber kort rationalet bag dette design.

Hvad sker der, når man bruger ubelagte grafit-susceptorer?

Grafiter fremragende materialer til højtemperaturstøtte, men det har tre iboende ulemper, der bliver drastisk forværret inde i MOCVD-kamre:

1. Kemisk korrosion ved høje temperaturer

MOCVD-processer introducerer ammoniak, brint og metalorganiske prækursorer. Når grafit kommer i kontakt med disse gasser ved næsten 1.000°C, produceres der kulbrinter og endda hydrogencyanid. Dette forårsager kontinuerlig korrosion af grafitoverfladen med gradvis dimensionel afvigelse, og reaktionsbiprodukterne forurener det epitaksiale lag.

2. Urenhedsudgasning fra porøs struktur

Da grafit har en iboende porøs struktur, frigives resterende metalliske urenheder, adsorberet fugt og ilt fra produktionen gradvist under gentagne opvarmningscyklusser. Hver frigivelse udløser fluktuationer i baggrundskoncentrationen af ​​urenheder i det epitaksiale lag, hvilket vil skabe uforklarlige defektpunkter, der er synlige på udbyttekurver.

3. Pulverdannelse og deformation under termisk cykling

MOCVD-susceptorer gennemgår flere opvarmnings- og afkølingscyklusser dagligt. Bar grafit lider under reduceret bindingskraft mellem overfladepartikler under gentagne termiske chok, hvilket resulterer i pulverafgivelse. Kulstofpartikler, der falder ned på epitaksiale wafere, fører til dødelig partikelforurening.

Kort sagt fungerer ubelagte grafit-susceptorer som uforudsigelige "urenhedsbomber", der kontinuerligt frigiver forurenende stoffer inde i MOCVD-kamre.

Hvilke fordele giver CVD SiC-belægningen?

Efterhånden som halvlederfremstillingsprocesser udvikler sig til nanometer- og endda atom-skala noder, vil spor af overfladeforurenende stoffer, herunder partikelformige forurenende stoffer og metalliske ioniske urenheder, nedbryde eller endda gøre endelige halvlederenheder fuldstændig ufunktionelle. Dette pålægger langt strengere ydeevnekrav til grafitsusceptorer, der anvendes i epitaksiale processer. Baseret på den avancerede kemiske dampaflejringsteknologi, en ensartet tæt SiC-belægning aflejret på grafitsusceptorer. Denne belægning fungerer som en robust beskyttende keramisk rustning og giver følgende nøglefordele:

1. Pålidelig fysisk beskyttelse

SiC-belægningen isolerer grafitbasen fuldstændigt fra procesatmosfærer, hvilket forhindrer ammoniak og brint i at komme i kontakt med basisgrafitten og undertrykker kemisk ætsning. I mellemtiden er urenheder fanget inde i grafitmatrixen forseglet under belægningen og kan ikke udvaskes ind i kammeret.

2. Ultrahøj renlighed

Renheden CVD SiC-belægninger opnår renhed på ppb-niveau (9N-kvalitet, over 99,999995%), hvilket overgår langt de fleste grafitmaterialer. Det betyder, at forureningen af ​​waferen vedCVD SiC-belagt grafit-susceptoroverfladen er reduceret til et næsten ubetydeligt niveau.

3. Overlegen termisk stødmodstand

MOCVD-susceptorer har tendens til at bære skade fra hurtige temperaturudsving. Gennem procestilpasninger,CVD SiCbelægninger kan bindes fast med grafitbaser og tilpasse sig grafittens termiske udvidelseskoefficient, hvilket effektivt reducerer risikoen for revner forårsaget af ekstreme temperaturændringer.

4. Bemærkelsesværdig oxidationsmodstand

Under iltholdige miljøer under 1600°C udvikles en ultratynd beskyttende SiO₂-film naturligt på belægningsoverfladen af ​​CVD SiC-belagte grafitsusceptorer. Denne CVD SiC-belægning kan forhindre yderligere oxidation for at erodere de interne grafitsusceptorer, og fungerer som en sidste udvej selv under alvorlige omstændigheder som et uplanlagt luftindtag under processen.