SiC பூசப்பட்ட கிராஃபைட் சஸ்பெப்டர் ஏன் தோல்வியடைகிறது? - VeTek செமிகண்டக்டர்

SIC பூசப்பட்ட கிராஃபைட் Susscector இன் தோல்வி காரணிகளின் பகுப்பாய்வு

வழக்கமாக, எபிடாக்சியல் SiC பூசப்பட்ட கிராஃபைட் சஸ்பெப்டர்கள் பெரும்பாலும் வெளிப்புற iக்கு உட்படுத்தப்படுகின்றனபயன்பாட்டின் போது mpact, இது கையாளுதல் செயல்முறை, ஏற்றுதல் மற்றும் இறக்குதல் அல்லது தற்செயலான மனித மோதல் ஆகியவற்றிலிருந்து வரக்கூடும். ஆனால் முக்கிய தாக்க காரணி இன்னும் செதில்களின் மோதலில் இருந்து வருகிறது. சபையர் மற்றும் எஸ்.ஐ.சி அடி மூலக்கூறுகள் மிகவும் கடினமானவை. தாக்க சிக்கல் குறிப்பாக அதிவேக MOCVD கருவிகளில் பொதுவானது, மேலும் அதன் எபிடாக்சியல் வட்டின் வேகம் 1000 ஆர்பிஎம் வரை அடையலாம். இயந்திரத்தின் தொடக்க, பணிநிறுத்தம் மற்றும் செயல்பாட்டின் போது, ​​மந்தநிலையின் விளைவு காரணமாக, கடினமான அடி மூலக்கூறு பெரும்பாலும் வீசப்பட்டு எபிடாக்சியல் வட்டு குழியின் பக்க சுவர் அல்லது விளிம்பைத் தாக்கும், இதனால் SIC பூச்சுக்கு சேதம் ஏற்படுகிறது. குறிப்பாக புதிய தலைமுறை பெரிய MOCVD கருவிகளுக்கு, அதன் எபிடாக்சியல் வட்டின் வெளிப்புற விட்டம் 700 மிமீவை விட அதிகமாக உள்ளது, மேலும் வலுவான மையவிலக்கு சக்தி அடி மூலக்கூறின் தாக்க சக்தியை அதிகமாக்குகிறது மற்றும் அழிவுகரமான சக்தி வலுவாக உள்ளது.

உயர் வெப்பநிலை பைரோலிசிஸுக்குப் பிறகு NH3 ஒரு பெரிய அளவிலான அணு H ஐ உருவாக்குகிறது, மேலும் அணு H கிராஃபைட் கட்டத்தில் கார்பனுக்கு வலுவான வினைத்திறனைக் கொண்டுள்ளது. இது அம்பலப்படுத்தப்பட்ட கிராஃபைட் அடி மூலக்கூறைத் தொடர்பு கொள்ளும்போது, ​​அது கிராஃபைட்டை வலுவாக பொறிக்கும், வாயு ஹைட்ரோகார்பன்களை (NH3+C → HCN+H2) உருவாக்குவதற்கு எதிர்வினையாற்றும், மேலும் கிராஃபைட் அடி மூலக்கூறில் போர்ஹோல்களை உருவாக்குகிறது, இதன் விளைவாக ஒரு பொதுவான போர்ஹோல் அமைப்பு உட்பட பகுதி மற்றும் ஒரு நுண்ணிய கிராஃபைட் பகுதி. ஒவ்வொரு எபிடாக்சியல் செயல்முறையிலும், போர்ஹோல்கள் தொடர்ந்து விரிசல்களிலிருந்து ஒரு பெரிய அளவிலான ஹைட்ரோகார்பன் வாயுவை வெளியிட்டு, செயல்முறை வளிமண்டலத்தில் கலக்கின்றன, ஒவ்வொரு எபிடாக்ஸியால் வளர்க்கப்படும் எபிடாக்சியல் செதில்களின் தரத்தை பாதிக்கும், இறுதியாக கிராஃபைட் வட்டு ஆரம்பத்தில் அகற்றப்படும்.

பொதுவாக, பேக்கிங் தட்டில் பயன்படுத்தப்படும் எரிவாயு ஒரு சிறிய அளவு H2 மற்றும் N2 ஆகும். ஆல்ன் மற்றும் அல்கன் போன்ற வட்டின் மேற்பரப்பில் உள்ள வைப்புகளுடன் செயல்பட H2 பயன்படுத்தப்படுகிறது, மேலும் எதிர்வினை தயாரிப்புகளை தூய்மைப்படுத்த N2 பயன்படுத்தப்படுகிறது. இருப்பினும், உயர் AL கூறுகள் போன்ற வைப்புத்தொகைகள் H2/1300 at இல் கூட அகற்றப்படுவது கடினம். சாதாரண எல்.ஈ.டி தயாரிப்புகளுக்கு, பேக்கிங் தட்டில் சுத்தம் செய்ய ஒரு சிறிய அளவு எச் 2 பயன்படுத்தப்படலாம்; இருப்பினும், கான் பவர் சாதனங்கள் மற்றும் ஆர்.எஃப் சில்லுகள் போன்ற அதிக தேவைகளைக் கொண்ட தயாரிப்புகளுக்கு, சி.எல் 2 வாயு பெரும்பாலும் பேக்கிங் தட்டில் சுத்தம் செய்யப் பயன்படுகிறது, ஆனால் செலவு என்னவென்றால், எல்.ஈ.டி.க்கு பயன்படுத்தப்படுவதை ஒப்பிடும்போது தட்டு வாழ்க்கை பெரிதும் குறைக்கப்படுகிறது. சி.எல் 2 அதிக வெப்பநிலையில் (சி.எல் 2+எஸ்.ஐ.சி → எஸ்.ஐ.சி.எல் 4+சி) எஸ்.ஐ.சி பூச்சுகளை அழிக்கக்கூடும், மேலும் பல அரிப்பு துளைகள் மற்றும் மீதமுள்ள இலவச கார்பனை மேற்பரப்பில் உருவாக்குகிறது, சி.எல் 2 முதலில் எஸ்.ஐ.சி பூச்சுகளின் தானிய எல்லைகளை சிதைக்கிறது, பின்னர் தானியங்களை சிதைக்கிறது, இதன் விளைவாக உருவாகிறது விரிசல் மற்றும் தோல்வி வரை பூச்சு வலிமையின் குறைவு.

SIC எபிடாக்சியல் வாயு மற்றும் SIC பூச்சு தோல்வி

SiC எபிடாக்சியல் வாயு முக்கியமாக H2 (கேரியர் வாயுவாக), SiH4 அல்லது SiCl4 (Si ஆதாரத்தை வழங்குதல்), C3H8 அல்லது CCl4 (சி மூலத்தை வழங்குதல்), N2 (ஊக்கமருந்துக்கு N மூலத்தை வழங்குதல்), TMA (டிரைமெதிலாலுமினியம், ஊக்கமருந்துக்கு அல் மூலத்தை வழங்குகிறது ), HCl+H2 (இன்-சிட்டு எச்சிங்). SiC எபிடாக்சியல் கோர் இரசாயன எதிர்வினை: SiH4+C3H8→SiC+துணை தயாரிப்பு (சுமார் 1650℃). SiC எபிடாக்ஸிக்கு முன் SiC அடி மூலக்கூறுகள் ஈரமாக சுத்தம் செய்யப்பட வேண்டும். ஈரமான சுத்தம் இயந்திர சிகிச்சையின் பின்னர் அடி மூலக்கூறின் மேற்பரப்பை மேம்படுத்தலாம் மற்றும் பல ஆக்சிஜனேற்றம் மற்றும் குறைப்பு மூலம் அதிகப்படியான அசுத்தங்களை அகற்றலாம். பின்னர் HCl+H2 ஐப் பயன்படுத்தி, இடத்திலேயே பொறித்தல் விளைவை மேம்படுத்தலாம், Si க்ளஸ்டர்கள் உருவாவதைத் தடுக்கலாம், Si மூலத்தின் பயன்பாட்டுத் திறனை மேம்படுத்தலாம், மேலும் ஒற்றைப் படிக மேற்பரப்பை வேகமாகவும் சிறப்பாகவும் பொறித்து, தெளிவான மேற்பரப்பு வளர்ச்சி படியை உருவாக்கி, வளர்ச்சியை துரிதப்படுத்தலாம். விகிதம், மற்றும் SiC எபிடாக்சியல் அடுக்கு குறைபாடுகளை திறம்பட குறைக்கிறது. எவ்வாறாயினும், HCl+H2 SiC அடி மூலக்கூறை இடத்திலேயே பொறிக்கும் போது, ​​அது பாகங்களில் உள்ள SiC பூச்சுக்கு சிறிய அளவு அரிப்பை ஏற்படுத்தும் (SiC+H2→SiH4+C). எபிடாக்சியல் உலையுடன் SiC வைப்புத்தொகை தொடர்ந்து அதிகரித்து வருவதால், இந்த அரிப்பு சிறிய விளைவைக் கொண்டிருக்கிறது.

SIC என்பது ஒரு பொதுவான பாலிகிரிஸ்டலின் பொருள். மிகவும் பொதுவான படிக கட்டமைப்புகள் 3C-SIC, 4H-SIC மற்றும் 6H-SIC ஆகும், அவற்றில் 4H-SIC என்பது பிரதான சாதனங்களால் பயன்படுத்தப்படும் படிகப் பொருள். படிக வடிவத்தை பாதிக்கும் முக்கிய காரணிகளில் ஒன்று எதிர்வினை வெப்பநிலை. ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலையை விட வெப்பநிலை குறைவாக இருந்தால், பிற படிக வடிவங்கள் எளிதில் உருவாக்கப்படும். தொழில்துறையில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் 4H-SIC EPITAXY இன் எதிர்வினை வெப்பநிலை 1550 ~ 1650 is ஆகும். வெப்பநிலை 1550 and ஐ விட குறைவாக இருந்தால், 3C-SIC போன்ற பிற படிக வடிவங்கள் எளிதில் உருவாக்கப்படும். இருப்பினும், 3 சி-எஸ்.ஐ.சி என்பது எஸ்.ஐ.சி பூச்சுகளில் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் ஒரு படிக வடிவமாகும். சுமார் 1600 of இன் எதிர்வினை வெப்பநிலை 3C-SIC வரம்பை எட்டியுள்ளது. எனவே, SIC பூச்சுகளின் வாழ்க்கை முக்கியமாக SIC எபிடாக்ஸியின் எதிர்வினை வெப்பநிலையால் வரையறுக்கப்படுகிறது.

SiC பூச்சுகளில் SiC வைப்புகளின் வளர்ச்சி விகிதம் மிக வேகமாக இருப்பதால், கிடைமட்ட சூடான சுவர் SiC எபிடாக்சியல் உபகரணங்களை மூட வேண்டும் மற்றும் உள்ளே உள்ள SiC பூச்சு பாகங்களை ஒரு குறிப்பிட்ட காலத்திற்கு தொடர்ந்து உற்பத்தி செய்த பிறகு வெளியே எடுக்க வேண்டும். SiC பூச்சு பாகங்களில் உள்ள SiC போன்ற அதிகப்படியான வைப்புக்கள் இயந்திர உராய்வு → தூசி அகற்றுதல் → அல்ட்ராசோனிக் சுத்தம் → அதிக வெப்பநிலை சுத்திகரிப்பு மூலம் அகற்றப்படுகின்றன. இந்த முறை பல இயந்திர செயல்முறைகளைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் பூச்சுக்கு இயந்திர சேதத்தை ஏற்படுத்துவது எளிது.

எதிர்கொள்ளும் பல பிரச்சனைகளின் பார்வையில்SiC பூச்சுSiC எபிடாக்சியல் உபகரணங்களில், SiC படிக வளர்ச்சி கருவிகளில் TaC பூச்சுகளின் சிறந்த செயல்திறனுடன் இணைந்து, SiC பூச்சுக்கு பதிலாகSic epitaxialTaC பூச்சு கொண்ட உபகரணங்கள் படிப்படியாக உபகரண உற்பத்தியாளர்கள் மற்றும் உபகரண பயனர்களின் பார்வையில் நுழைந்துள்ளன. ஒருபுறம், TaC ஆனது 3880℃ வரை உருகும் புள்ளியைக் கொண்டுள்ளது, மேலும் அதிக வெப்பநிலையில் NH3, H2, Si, மற்றும் HCl நீராவி போன்ற இரசாயன அரிப்பை எதிர்க்கும் மற்றும் மிகவும் வலுவான உயர் வெப்பநிலை எதிர்ப்பு மற்றும் அரிப்பு எதிர்ப்பைக் கொண்டுள்ளது. மறுபுறம், TaC பூச்சு மீது SiC இன் வளர்ச்சி விகிதம் SiC பூச்சு மீது SiC இன் வளர்ச்சி விகிதத்தை விட மிகவும் மெதுவாக உள்ளது, இது பெரிய அளவிலான துகள் வீழ்ச்சி மற்றும் குறுகிய உபகரண பராமரிப்பு சுழற்சி மற்றும் SiC போன்ற அதிகப்படியான படிவுகளின் சிக்கல்களைத் தணிக்கும். ஒரு வலுவான இரசாயன உலோகவியல் இடைமுகத்தை உருவாக்க முடியாதுடாக் பூச்சு, மற்றும் SiC பூச்சு மீது ஒரே மாதிரியாக வளர்க்கப்படும் SiC ஐ விட அதிகப்படியான படிவுகளை அகற்றுவது எளிது.