Kodėl sugenda SIC padengtas grafito jautrininkas? - „Vetek“ puslaidininkis

SiC dengto grafito suvokimo gedimo faktorių analizė

Paprastai epitaksiniai SiC dengtos grafito jautrieji dažnai būna išoriniai I išoriniaismūgio naudojimo metu, kuris gali atsirasti dėl tvarkymo proceso, pakrovimo ir iškrovimo arba atsitiktinio žmogaus susidūrimo. Tačiau pagrindinis poveikio veiksnys vis tiek atsiranda dėl plokštelių susidūrimo. Tiek safyro, tiek SiC substratai yra labai kieti. Smūgio problema ypač paplitusi didelės spartos MOCVD įrangoje, o jos epitaksinio disko greitis gali siekti iki 1000 aps./min. Paleidžiant, išjungiant ir eksploatuojant mašiną dėl inercijos poveikio kietas substratas dažnai svaidosi ir atsitrenkia į epitaksinio disko duobės šoninę sienelę arba kraštą, taip pažeidžiant SiC dangą. Ypač naujos kartos didelės MOCVD įrangos išorinis epitaksinio disko skersmuo yra didesnis nei 700 mm, o stipri išcentrinė jėga padidina pagrindo smūgio jėgą ir stipresnę naikinamąją galią.

NH3 sukuria didelį kiekį atominio H po aukštos temperatūros pirolizės, o atominis H grafito fazėje turi stiprų reaktyvumą anglies. Kai jis liečiasi su veikiamu grafito substratu į plyšį, jis stipriai išgraviruos į grafitą, reaguos į dujinių angliavandenilių (NH3+C → HCN+H2) ir suformuoja gręžinius grafito substrate, todėl susidaro tipinė gręžinių struktūra, įskaitant tuščiavidurią dailės struktūrą Plotas ir porėta grafito zona. Kiekviename epitaksiniame procese gręžiniai iš įtrūkimų nuolat atleidžia didelį kiekį angliavandenilių dujų, įmaišys į proceso atmosferą, paveiks kiekvienos epitaksijos auginamų epitaksinių vaflių kokybę ir galiausiai sukelia grafito diską anksti ištremti.

Paprastai tariant, kepimo skardoje naudojamos dujos yra nedidelis H2 ir N2 kiekis. H2 naudojamas reaguoti su nuosėdomis ant disko paviršiaus, pavyzdžiui, Aln ir Algan, o N2 naudojamas reakcijos produktų išvalymui. Tačiau nuosėdas, tokias kaip aukštas Al komponentus, sunku pašalinti net esant H2/1300 ℃. Paprastliems LED produktams kepimo skardos valyti gali būti naudojamas nedidelis kiekis H2; Tačiau gaminiams, turintiems aukštesnius reikalavimus, tokius kaip „Gan Power“ įtaisai ir RF lustai, CL2 dujos dažnai naudojamos kepimo skardos valymui, tačiau išlaidos yra ta, kad dėklo tarnavimo laikas yra labai sumažėjęs, palyginti su LED naudojamomis. Kadangi CL2 gali koroduoti SIC dangą aukštoje temperatūroje (CL2+SIC → SICL4+C) ir suformuoja daugybę korozijos skylių ir liekanos laisvosios anglies paviršiuje, CL2 pirmiausia korozuoja SiC dangos grūdų ribas, o po to korozuoja grūdus, todėl susidaro grūdai, todėl susidaro grūdai. Sumažėjimas dangos stiprumui iki įtrūkimo ir gedimo.

SiC epitaksinės dujos ir SiC dangos gedimas

SiC epitaksinės dujos daugiausia apima H2 (kaip nešiklio dujas), SIH4 arba SICL4 (tiekia SI šaltinį), C3H8 arba CCL4 (teikia C šaltinį), N2 (teikia N šaltinį, Dopingui), TMA (trimetilaluminum, tiekiant Al šaltinį, tiekti al šaltinį, kad dopinguotų dopingavimą dopingui dopingui dopingui ), HCL+H2 (in situ ėsdinimas). SIC epitaksinė šerdies cheminė reakcija: SIH4+C3H8 → SIC+šalutinis produktas (apie 1650 ℃). SiC substratai turi būti šlapi valyti prieš SiC epitaksiją. Šlapias valymas gali pagerinti substrato paviršių po mechaninio apdorojimo ir pašalinti perteklines priemaišas per daugybę oksidacijos ir redukcijos. Tuomet naudojant HCL+H2 gali sustiprinti in situ ėsdinimo efektą, efektyviai slopinti Si klasterių susidarymą, pagerinti SI šaltinio panaudojimo efektyvumą ir greičiau ir geriau išgraviruoti vieno kristalo paviršių, o tai sudaro aiškų paviršiaus augimo žingsnį, pagreitindami augimą augimą Įvertinimas ir veiksmingai sumažina SIC epitaksinio sluoksnio defektus. Tačiau nors HCL+H2 išgraviruoja SIC substrato in situ, jis taip pat sukels nedidelį kiekį korozijos SiC dangai ant dalių (SIC+H2 → SIH4+C). Kadangi SiC telkiniai ir toliau didėja naudojant epitaksinę krosnį, ši korozija turi mažai įtakos.

SIC yra tipiška polikristalinė medžiaga. Labiausiai paplitusios kristalų struktūros yra 3C-SIC, 4H-SIC ir 6H-SIC, tarp kurių 4H-SIC yra kristalų medžiaga, naudojama pagrindiniais įtaisais. Vienas iš pagrindinių veiksnių, darančių kristalų formą, yra reakcijos temperatūra. Jei temperatūra yra žemesnė už tam tikrą temperatūrą, bus lengvai generuojamos kitos kristalų formos. 4H-SIC epitaksijos reakcijos temperatūra, plačiai naudojama pramonėje, yra 1550 ~ 1650 ℃. Jei temperatūra yra žemesnė nei 1550 ℃, bus lengvai generuojamos kitos kristalų formos, tokios kaip 3C-SIC. Tačiau 3C-SIC yra krištolo forma, paprastai naudojama SiC dangose. Maždaug 1600 ℃ reakcijos temperatūra pasiekė 3C-SIC ribą. Todėl SIC dangų gyvenimą daugiausia riboja SiC epitaksijos reakcijos temperatūra.

Kadangi SiC nuosėdų augimo greitis ant SiC dangų yra labai greitas, reikia išjungti horizontalią karštosios sienelės SiC epitaksinę įrangą ir išimti viduje esančias SiC dangos dalis po nuolatinės gamybos tam tikrą laiką. Perteklinės nuosėdos, tokios kaip SiC ant SiC dangos dalių, pašalinamos mechanine trintimi → pašalinant dulkes → valant ultragarsu → valant aukštoje temperatūroje. Šis metodas turi daug mechaninių procesų ir lengvai sukelia mechaninius dangos pažeidimus.

Atsižvelgiant į daugelį problemų, su kuriomis susiduriaSiC dangaSiC epitaksinėje įrangoje, kartu su puikiu TaC dangos veikimu SiC kristalų auginimo įrangoje, pakeičiančia SiC dangąSic epitaksinisĮranga su TAC danga pamažu pateko į įrangos gamintojų ir įrangos vartotojų viziją. Viena vertus, TAC yra lydymosi taškas iki 3880 ℃ ir yra atsparaus cheminei korozijai, tokiai kaip NH3, H2, SI ir HCl garai aukštoje temperatūroje, ir yra ypač stiprus aukštos temperatūros atsparumas ir atsparumas korozijai. Kita vertus, SIC augimo greitis ant TAC dangos yra daug lėtesnis nei SIC dangos augimo greitis, kuris gali sušvelninti didelio dalelių krintėjimo ir trumpos įrangos priežiūros ciklo problemas ir perteklines nuosėdas, tokias kaip SIC negali sudaryti stiprios cheminės metalurginės sąsajos suTaC danga, o nuosėdas lengviau pašalinti nei SIC homogeniškai auginamos ant SiC dangos.