چرا پوشش‌های CVD SiC برای گیرنده‌های گرافیت MOCVD ضروری هستند؟

در تولید تراشه LED، اپیتاکسی MOCVD به عنوان فرآیند اصلی که کارایی نور را تعیین می کند عمل می کند. در طول تولید، گیرنده‌های گرافیت حامل بسترهای یاقوت کبود یا سیلیکونی تحت سیکل‌های حرارتی مکرر در دمای نزدیک به 1000 درجه سانتی‌گراد در اتمسفرهای خورنده عمل می‌کنند. بر این اساس، عملکرد گیرنده‌های گرافیتی به طور مستقیم بر راندمان اپیتاکسی، یکنواختی اپیتاکسی و بازده نهایی دستگاه‌های نهایی تأثیر می‌گذارد. قرار دادن یک پوشش CVD SiC بر روی گیرنده های گرافیت به راه حل اصلی صنعت تبدیل شده است. این مقاله به طور خلاصه در مورد منطق پشت این طراحی توضیح می دهد.

هنگام استفاده از گیرنده های گرافیت بدون پوشش چه اتفاقی می افتد؟

گرافیتمواد عالی برای پشتیبانی در دمای بالا است، اما دارای سه اشکال ذاتی است که در داخل محفظه های MOCVD به شدت تشدید می شود:

1. خوردگی شیمیایی در دماهای بالا

فرآیندهای MOCVD آمونیاک، هیدروژن و پیش سازهای فلزی-آلی را معرفی می کنند. هنگامی که گرافیت در دمای نزدیک به 1000 درجه سانتیگراد با این گازها تماس پیدا می کند، هیدروکربن ها و حتی سیانید هیدروژن تولید می شود. این امر باعث خوردگی مداوم سطح گرافیت با انحراف تدریجی ابعادی می شود و محصولات جانبی واکنش لایه اپیتاکسیال را آلوده می کند.

2. خروج ناخالصی از ساختار متخلخل

از آنجایی که گرافیت دارای ساختار ذاتی متخلخل است، ناخالصی های فلزی باقیمانده، رطوبت جذب شده و اکسیژن حاصل از تولید به تدریج در طی چرخه های حرارتی مکرر آزاد می شوند. هر رهاسازی نوساناتی را در غلظت ناخالصی پس‌زمینه لایه اپیتاکسیال ایجاد می‌کند که نقاط عیب غیرقابل توضیحی را در منحنی‌های تسلیم ایجاد می‌کند.

3. پودر و تغییر شکل تحت سیکل حرارتی

گیرنده های MOCVD روزانه چندین چرخه گرمایش و سرمایش را انجام می دهند. گرافیت لخت تحت تأثیر شوک حرارتی مکرر از نیروی پیوند بین ذرات سطحی کاهش می یابد و در نتیجه پودر ریخته می شود. ذرات کربنی که روی ویفرهای اپیتاکسیال می ریزند منجر به آلودگی ذرات کشنده می شود.

به طور خلاصه، گیرنده‌های گرافیت بدون پوشش به‌عنوان «بمب‌های ناخالصی» غیرقابل پیش‌بینی عمل می‌کنند که به طور مداوم آلاینده‌ها را در داخل محفظه‌های MOCVD آزاد می‌کنند.

پوشش CVD SiC چه مزایایی دارد؟

همانطور که فرآیندهای تولید نیمه هادی به سمت گره های نانومتری و حتی مقیاس اتمی پیش می روند، آلاینده های سطحی از جمله آلاینده های ذرات معلق و ناخالصی های یونی فلزی دستگاه های نیمه هادی نهایی را کاملاً غیرعملکرد می کنند. این امر الزامات عملکرد بسیار سخت تری را بر گیرنده های گرافیت مورد استفاده در فرآیندهای همپایی تحمیل می کند. با تکیه بر فناوری پیشرفته رسوب بخار شیمیایی، یک پوشش SiC متراکم یکنواخت بر روی گیرنده های گرافیت رسوب می کند. این پوشش به عنوان یک زره محافظ سرامیکی قوی عمل می کند و مزایای کلیدی زیر را ارائه می دهد:

1. حفاظت فیزیکی قابل اعتماد

پوشش SiC پایه گرافیت را به طور کامل از اتمسفر فرآیند جدا می کند و از تماس آمونیاک و هیدروژن با گرافیت پایه جلوگیری می کند و اچ شیمیایی را سرکوب می کند. در همین حال، ناخالصی های به دام افتاده در داخل ماتریس گرافیت در زیر پوشش مهر و موم شده و نمی توانند به داخل محفظه نفوذ کنند.

2. تمیزی فوق العاده بالا

پوشش‌های خلوص CVD SiC به خلوص سطح ppb (درجه 9N، بالاتر از 99.999995٪) دست می‌یابند و عملکرد بسیار بهتری از بیشتر مواد گرافیت دارند. این بدان معنی است که آلودگی ویفر توسطگیرنده گرافیت با پوشش سی وی دی سی سیسطح به سطح تقریبا ناچیز کاهش می یابد.

3. مقاومت شوک حرارتی برتر

گیرنده های MOCVD تمایل دارند آسیب ناشی از نوسانات سریع دما را حفظ کنند. از طریق تنظیمات فرآیند،سی وی دی سی سیپوشش ها می توانند به طور محکم با پایه های گرافیت پیوند بخورند و با ضریب انبساط حرارتی گرافیت سازگار شوند و به طور موثر خطر ترک خوردگی ناشی از تغییرات شدید دما را کاهش دهند.

4. مقاومت در برابر اکسیداسیون قابل توجه

در محیط های حاوی اکسیژن کمتر از 1600 درجه سانتیگراد، یک لایه محافظ SiO2 فوق العاده نازک به طور طبیعی بر روی سطح پوشش گیرنده های گرافیت پوشش داده شده CVD SiC ایجاد می شود. این پوشش CVD SiC می تواند از اکسیداسیون بیشتر برای فرسایش گیرنده های گرافیت داخلی جلوگیری کند و به عنوان آخرین راه حل حتی در شرایط وخیم مانند ورودی هوای برنامه ریزی نشده در طول فرآیند عمل می کند.