Почему покрытия SiC CVD необходимы для графитовых токоприемников MOCVD?

В производстве светодиодных чипов эпитаксия MOCVD служит основным процессом, определяющим светоотдачу. В процессе производства графитовые токоприемники с сапфировыми или кремниевыми подложками подвергаются повторяющимся термическим циклам при температурах, близких к 1000°C, в агрессивных атмосферах. Соответственно, характеристики графитовых токоприемников напрямую влияют на эффективность эпитаксии, ее однородность и конечный выход готовых устройств. Нанесение покрытия CVD SiC на графитовые токоприемники стало основным отраслевым решением. В этой статье кратко рассматривается обоснование этой конструкции.

Что происходит при использовании графитовых токоприемников без покрытия?

ГрафитЭто превосходный материал для поддержки высоких температур, однако он имеет три присущих ему недостатка, которые резко усугубляются внутри камер MOCVD:

1. Химическая коррозия при высоких температурах

В процессах MOCVD используются аммиак, водород и металлорганические прекурсоры. Когда графит вступает в контакт с этими газами при температуре около 1000°C, образуются углеводороды и даже цианистый водород. Это вызывает непрерывную коррозию поверхности графита с постепенным отклонением размеров, а побочные продукты реакции загрязняют эпитаксиальный слой.

2. Выделение примесей из пористой структуры.

Поскольку графит имеет пористую структуру, остаточные металлические примеси, адсорбированная влага и кислород из производства постепенно высвобождаются во время повторяющихся циклов нагрева. Каждое высвобождение вызывает колебания фоновой концентрации примесей в эпитаксиальном слое, что приводит к созданию необъяснимых дефектных точек, видимых на кривых текучести.

3. Порошок и деформация при термоциклировании.

MOCVD-рецепторы ежедневно подвергаются нескольким циклам нагрева и охлаждения. У голого графита снижается сила связи между поверхностными частицами при повторяющихся термических ударах, что приводит к отслаиванию порошка. Частицы углерода, попадающие на эпитаксиальные пластины, приводят к смертельному загрязнению частицами.

Короче говоря, графитовые сенсоры без покрытия действуют как непредсказуемые «примесные бомбы», которые постоянно выделяют загрязняющие вещества внутри камер MOCVD.

Какие преимущества дает покрытие CVD SiC?

По мере того, как процессы производства полупроводников продвигаются к узлам нанометрового и даже атомного масштаба, следы поверхностных загрязнений, включая твердые загрязняющие вещества и металлические ионные примеси, будут разрушать или даже делать конечные полупроводниковые устройства полностью нефункциональными. Это налагает гораздо более строгие требования к характеристикам графитовых токоприемников, используемых в эпитаксиальных процессах. Опираясь на передовую технологию химического осаждения из паровой фазы, равномерно плотное покрытие SiC наносится на графитовые токоприемники. Это покрытие действует как прочная защитная керамическая броня и обеспечивает следующие ключевые преимущества:

1. Надежная физическая защита.

Покрытие SiC полностью изолирует графитовую основу от технологической атмосферы, предотвращая контакт аммиака и водорода с базовым графитом и подавляя химическое травление. При этом примеси, попавшие внутрь графитовой матрицы, запечатываются под покрытием и не могут проникнуть в камеру.

2. Сверхвысокая чистота

Чистота CVD-покрытий SiC достигает чистоты на уровне ppb (класс 9N, выше 99,999995%), что значительно превосходит большинство графитовых материалов. Это означает, что загрязнение пластиныГрафитовый токоприемник с CVD-покрытием SiCповерхность снижается до почти незначительного уровня.

3. Превосходная устойчивость к тепловому удару

Чувствительные элементы MOCVD имеют тенденцию подвергаться повреждениям из-за быстрых колебаний температуры. Благодаря корректировкам процесса,CVD-карбид кремнияПокрытия могут прочно связываться с графитовой основой и адаптироваться к коэффициенту теплового расширения графита, эффективно снижая риск растрескивания, вызванного резкими изменениями температуры.

4. Замечательная стойкость к окислению.

В кислородсодержащих средах при температуре ниже 1600°C на поверхности графитовых токоприемников с CVD-покрытием SiC естественным образом образуется ультратонкая защитная пленка SiO₂. Это CVD-покрытие SiC может предотвратить дальнейшее окисление, вызывающее эрозию внутренних графитовых токоприемников, действуя в качестве крайней меры даже в тяжелых обстоятельствах, таких как незапланированный забор воздуха во время процесса.