Γιατί οι επικαλύψεις CVD SiC είναι απαραίτητες για τους υποδοχείς γραφίτη MOCVD;

Στην κατασκευή τσιπ LED, η επιταξία MOCVD χρησιμεύει ως η βασική διαδικασία που καθορίζει τη φωτεινή απόδοση. Κατά τη διάρκεια της παραγωγής, οι υποδοχείς γραφίτη που φέρουν υποστρώματα ζαφείρι ή πυριτίου λειτουργούν υπό επαναλαμβανόμενους θερμικούς κύκλους σε θερμοκρασίες κοντά στους 1.000°C σε διαβρωτικές ατμόσφαιρες. Αντίστοιχα, η απόδοση των υποδοχέων γραφίτη επηρεάζει άμεσα την απόδοση της επιταξίας, την ομοιομορφία της επιταξίας και την τελική απόδοση των τελικών συσκευών. Η εναπόθεση μιας επίστρωσης CVD SiC σε υποδοχείς γραφίτη έχει γίνει η κύρια λύση της βιομηχανίας. Αυτό το άρθρο αναλύει εν συντομία το σκεπτικό πίσω από αυτό το σχέδιο.

Τι συμβαίνει όταν χρησιμοποιούνται μη επικαλυμμένοι υποδοχείς γραφίτη;

Γραφίτηςείναι εξαιρετικά υλικά για υποστήριξη σε υψηλές θερμοκρασίες, ωστόσο έχει τρία εγγενή μειονεκτήματα που επιδεινώνονται δραστικά μέσα στους θαλάμους MOCVD:

1. Χημική διάβρωση σε υψηλές θερμοκρασίες

Οι διαδικασίες MOCVD εισάγουν αμμωνία, υδρογόνο και πρόδρομες ουσίες μετάλλων-οργανικών. Όταν ο γραφίτης έρχεται σε επαφή με αυτά τα αέρια στους σχεδόν 1.000°C, παράγονται υδρογονάνθρακες και ακόμη και υδροκυάνιο. Αυτό προκαλεί συνεχή διάβρωση της επιφάνειας του γραφίτη με σταδιακή απόκλιση των διαστάσεων και τα υποπροϊόντα της αντίδρασης μολύνουν το επιταξιακό στρώμα.

2. Εξαέρωση προσμίξεων από πορώδη δομή

Δεδομένου ότι ο γραφίτης διαθέτει μια εγγενώς πορώδη δομή, οι υπολειμματικές μεταλλικές ακαθαρσίες, η προσροφημένη υγρασία και το οξυγόνο από την παραγωγή απελευθερώνονται σταδιακά κατά τη διάρκεια επαναλαμβανόμενων κύκλων θέρμανσης. Κάθε απελευθέρωση προκαλεί διακυμάνσεις στη συγκέντρωση ακαθαρσιών υποβάθρου του επιταξιακού στρώματος, που θα δημιουργήσει ανεξήγητα σημεία ελαττώματος ορατά στις καμπύλες απόδοσης.

3. Σκόνη και παραμόρφωση υπό θερμική ανακύκλωση

Οι υποδοχείς MOCVD υποβάλλονται σε πολλαπλούς κύκλους θέρμανσης και ψύξης καθημερινά. Ο γυμνός γραφίτης υφίσταται μειωμένη δύναμη συγκόλλησης μεταξύ των επιφανειακών σωματιδίων υπό επαναλαμβανόμενο θερμικό σοκ, με αποτέλεσμα την αποβολή σκόνης. Τα σωματίδια άνθρακα που πέφτουν σε επιταξιακές γκοφρέτες οδηγούν σε θανατηφόρα σωματιδιακή μόλυνση.

Εν ολίγοις, οι μη επικαλυμμένοι υποδοχείς γραφίτη λειτουργούν ως απρόβλεπτες «βόμβες ακαθαρσίας» που απελευθερώνουν συνεχώς ρύπους μέσα στους θαλάμους MOCVD.

Ποια πλεονεκτήματα παρέχει η επίστρωση CVD SiC;

Καθώς οι διαδικασίες κατασκευής ημιαγωγών προχωρούν σε κόμβους νανομέτρων και ακόμη και σε κόμβους ατομικής κλίμακας, ίχνη επιφανειακών ρύπων συμπεριλαμβανομένων σωματιδιακών ρύπων και μεταλλικών ιοντικών ακαθαρσιών θα υποβαθμίσουν ή ακόμα και θα καταστήσουν τις τελικές συσκευές ημιαγωγών εντελώς μη λειτουργικές. Αυτό επιβάλλει πολύ αυστηρότερες απαιτήσεις απόδοσης στους υποδοχείς γραφίτη που χρησιμοποιούνται στις επιταξιακές διεργασίες. Με βάση την προηγμένη τεχνολογία εναπόθεσης χημικών ατμών, μια ομοιόμορφα πυκνή επίστρωση SiC που εναποτίθεται σε υποδοχείς γραφίτη. Αυτή η επίστρωση λειτουργεί ως στιβαρή προστατευτική κεραμική θωράκιση και προσφέρει τα ακόλουθα βασικά πλεονεκτήματα:

1. Αξιόπιστη Φυσική Προστασία

Η επίστρωση SiC απομονώνει πλήρως τη βάση γραφίτη από τις ατμόσφαιρες διεργασίας, αποτρέποντας την επαφή της αμμωνίας και του υδρογόνου με τον γραφίτη βάσης και την καταστολή της χημικής χάραξης. Εν τω μεταξύ, οι ακαθαρσίες που παγιδεύονται μέσα στη μήτρα γραφίτη σφραγίζονται κάτω από την επίστρωση και δεν μπορούν να εκπλυθούν στον θάλαμο.

2. Εξαιρετικά Υψηλή Καθαριότητα

Οι επιστρώσεις καθαρότητας CVD SiC επιτυγχάνουν καθαρότητα σε επίπεδο ppb (βαθμός 9Ν, πάνω από 99,999995%), υπερτερώντας κατά πολύ των περισσότερων υλικών γραφίτη. Αυτό σημαίνει ότι η μόλυνση της γκοφρέτας από τοΥποδοχέας γραφίτη με επικάλυψη CVD SiCεπιφάνεια μειώνεται σε σχεδόν αμελητέο επίπεδο.

3. Ανώτερη αντίσταση σε θερμικό σοκ

Οι υποδοχείς MOCVD τείνουν να διατηρούν βλάβες από γρήγορες διακυμάνσεις θερμοκρασίας. Μέσω προσαρμογών της διαδικασίας,CVD SiCΟι επικαλύψεις μπορούν να συνδεθούν σταθερά με τις βάσεις γραφίτη και να προσαρμοστούν στον συντελεστή θερμικής διαστολής του γραφίτη, μειώνοντας αποτελεσματικά τον κίνδυνο ρωγμών που προκαλείται από ακραίες αλλαγές θερμοκρασίας.

4. Αξιοσημείωτη αντίσταση στην οξείδωση

Κατά τη διάρκεια περιβαλλόντων που περιέχουν οξυγόνο κάτω από 1600°C, μια εξαιρετικά λεπτή προστατευτική μεμβράνη SiO2 αναπτύσσεται φυσικά στην επιφάνεια επικάλυψης των επικαλυμμένων με CVD SiC υποδοχέων γραφίτη. Αυτή η επίστρωση CVD SiC μπορεί να αποτρέψει την περαιτέρω οξείδωση για τη διάβρωση των εσωτερικών υποδοχέων γραφίτη, λειτουργώντας ως έσχατη λύση ακόμη και σε τρομερές συνθήκες όπως μια απρογραμμάτιστη εισαγωγή αέρα κατά τη διάρκεια της διαδικασίας.