SiC لیپت Graphite Susceptor کیوں ناکام ہوتا ہے؟ - VeTek سیمی کنڈکٹر

SiC Coated Graphite Susceptor کے ناکامی کے عوامل کا تجزیہ

عام طور پر، epitaxial SiC لیپت گریفائٹ Susceptors کو اکثر بیرونی i کا نشانہ بنایا جاتا ہے۔استعمال کے دوران mpact، جو ہینڈلنگ کے عمل، لوڈنگ اور ان لوڈنگ، یا حادثاتی انسانی تصادم سے آ سکتا ہے۔ لیکن اہم اثر عنصر اب بھی ویفرز کے تصادم سے آتا ہے۔ نیلم اور سی سی سبسٹریٹس دونوں بہت سخت ہیں۔ اثر کا مسئلہ خاص طور پر تیز رفتار MOCVD آلات میں عام ہے، اور اس کی ایپیٹیکسیل ڈسک کی رفتار 1000 rpm تک پہنچ سکتی ہے۔ مشین کے سٹارٹ اپ، شٹ ڈاؤن اور آپریشن کے دوران، جڑتا کے اثر کی وجہ سے، سخت سبسٹریٹ اکثر پھینکا جاتا ہے اور ایپیٹیکسیل ڈسک پٹ کے کنارے کی دیوار یا کنارے سے ٹکرا جاتا ہے، جس سے SiC کوٹنگ کو نقصان پہنچتا ہے۔ خاص طور پر بڑے MOCVD آلات کی نئی نسل کے لیے، اس کی epitaxial ڈسک کا بیرونی قطر 700mm سے زیادہ ہے، اور مضبوط سینٹرفیوگل فورس سبسٹریٹ کی اثر قوت کو زیادہ اور تباہ کن قوت کو مضبوط بناتی ہے۔

NH3 اعلی درجہ حرارت کے پائرولیسس کے بعد بڑی مقدار میں ایٹم H پیدا کرتا ہے، اور ایٹم H گریفائٹ مرحلے میں کاربن کے لیے مضبوط رد عمل رکھتا ہے۔ جب یہ شگاف پر بے نقاب گریفائٹ سبسٹریٹ سے رابطہ کرتا ہے، تو یہ گریفائٹ کو مضبوطی سے کھینچے گا، گیسی ہائیڈرو کاربن (NH3+C→HCN+H2) پیدا کرنے کے لیے رد عمل ظاہر کرے گا، اور گریفائٹ سبسٹریٹ میں بورہول بنائے گا، جس کے نتیجے میں ایک عام بورہول کا ڈھانچہ ہوگا جس میں ایک کھوکھلا بھی شامل ہے۔ علاقہ اور ایک غیر محفوظ گریفائٹ علاقہ۔ ہر اپیٹیکسیل عمل میں، بورہول مسلسل شگافوں سے ہائیڈرو کاربن گیس کی ایک بڑی مقدار کو چھوڑتے ہیں، عمل کے ماحول میں گھل مل جاتے ہیں، ہر ایپیٹیکسی کے ذریعہ اگائے جانے والے ایپیٹیکسیل ویفرز کے معیار کو متاثر کرتے ہیں، اور آخر کار گریفائٹ ڈسک کو جلد ختم کرنے کا سبب بنتے ہیں۔

عام طور پر، بیکنگ ٹرے میں استعمال ہونے والی گیس H2 پلس N2 کی تھوڑی مقدار ہے۔ H2 کا استعمال ڈسک کی سطح پر جمع ہونے والے ذخائر جیسے AlN اور AlGaN کے ساتھ رد عمل ظاہر کرنے کے لیے کیا جاتا ہے، اور N2 کو رد عمل کی مصنوعات کو صاف کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ تاہم، ہائی Al اجزاء جیسے ذخائر کو H2/1300℃ پر بھی ہٹایا جانا مشکل ہے۔ عام ایل ای ڈی مصنوعات کے لیے، بیکنگ ٹرے کو صاف کرنے کے لیے H2 کی تھوڑی مقدار استعمال کی جا سکتی ہے۔ تاہم، GaN پاور ڈیوائسز اور RF چپس جیسی اعلی ضروریات والی مصنوعات کے لیے، Cl2 گیس اکثر بیکنگ ٹرے کو صاف کرنے کے لیے استعمال کی جاتی ہے، لیکن قیمت یہ ہے کہ LED کے لیے استعمال ہونے والی ٹرے کے مقابلے ٹرے کی زندگی بہت کم ہو جاتی ہے۔ چونکہ Cl2 اعلی درجہ حرارت (Cl2+SiC→SiCl4+C) پر SiC کوٹنگ کو خراب کر سکتا ہے، اور سطح پر بہت سے سنکنرن سوراخ اور بقایا فری کاربن بنا سکتا ہے، Cl2 سب سے پہلے SiC کوٹنگ کی اناج کی حدود کو کرروڈ کرتا ہے، اور پھر اناج کو کورروڈ کرتا ہے، جس کے نتیجے میں کریکنگ اور ناکامی تک کوٹنگ کی طاقت میں کمی۔

ایس سی ایپیٹیکسیل گیس اور SiC کوٹنگ کی ناکامی۔

SiC ایپیٹیکسیل گیس میں بنیادی طور پر H2 (بطور کیرئیر گیس)، SiH4 یا SiCl4 (Si سورس فراہم کرنا)، C3H8 یا CCl4 (C سورس فراہم کرنا)، N2 (ڈوپنگ کے لیے N سورس فراہم کرنا)، TMA (ٹرائیمیتھائیلومینم، ال سورس فراہم کرنا، ڈوپنگ کے لیے) شامل ہیں۔ )، HCl+H2 (ان سیٹو ایچنگ)۔ SiC ایپیٹیکسیل بنیادی کیمیائی رد عمل: SiH4+C3H8→SiC+بائی پروڈکٹ (تقریباً 1650℃)۔ SiC سبسٹریٹس کو SiC epitaxy سے پہلے گیلا صاف کرنا چاہیے۔ گیلی صفائی مکینیکل علاج کے بعد سبسٹریٹ کی سطح کو بہتر بنا سکتی ہے اور متعدد آکسیکرن اور کمی کے ذریعے اضافی نجاست کو دور کر سکتی ہے۔ پھر HCl+H2 کا استعمال ان سیٹو اینچنگ اثر کو بڑھا سکتا ہے، Si کلسٹرز کی تشکیل کو مؤثر طریقے سے روک سکتا ہے، Si سورس کے استعمال کی کارکردگی کو بہتر بنا سکتا ہے، اور سنگل کرسٹل سطح کو تیزی سے اور بہتر طریقے سے اینچ کر سکتا ہے، ایک واضح سطح کی نشوونما کا مرحلہ بناتا ہے، ترقی کو تیز کرتا ہے۔ شرح، اور مؤثر طریقے سے SiC epitaxial پرت کے نقائص کو کم کرنا۔ تاہم، جبکہ HCl+H2 SiC سبسٹریٹ کو ان سیٹو میں کھینچتا ہے، یہ پرزوں (SiC+H2→SiH4+C) پر SiC کوٹنگ میں تھوڑی مقدار میں سنکنرن کا سبب بھی بنے گا۔ چونکہ ایس آئی سی کے ذخائر ایپیٹیکسیل فرنس کے ساتھ بڑھتے رہتے ہیں، اس لیے اس سنکنرن کا بہت کم اثر ہوتا ہے۔

SiC ایک عام پولی کرسٹل مواد ہے۔ سب سے عام کرسٹل ڈھانچے 3C-SiC، 4H-SiC اور 6H-SiC ہیں، جن میں سے 4H-SiC کرسٹل مواد ہے جو مرکزی دھارے کے آلات کے ذریعہ استعمال ہوتا ہے۔ کرسٹل فارم کو متاثر کرنے والے بڑے عوامل میں سے ایک رد عمل کا درجہ حرارت ہے۔ اگر درجہ حرارت ایک خاص درجہ حرارت سے کم ہے تو، دیگر کرسٹل فارم آسانی سے پیدا ہو جائیں گے. صنعت میں بڑے پیمانے پر استعمال ہونے والے 4H-SiC ایپیٹیکسی کا رد عمل درجہ حرارت 1550~1650℃ ہے۔ اگر درجہ حرارت 1550 ℃ سے کم ہے، تو دیگر کرسٹل شکلیں جیسے 3C-SiC آسانی سے پیدا ہو جائیں گی۔ تاہم، 3C-SiC ایک کرسٹل شکل ہے جو عام طور پر SiC کوٹنگز میں استعمال ہوتی ہے۔ تقریباً 1600 ℃ کے رد عمل کا درجہ حرارت 3C-SiC کی حد تک پہنچ گیا ہے۔ لہذا، SiC کوٹنگز کی زندگی بنیادی طور پر SiC epitaxy کے رد عمل کے درجہ حرارت سے محدود ہے۔

چونکہ SiC کوٹنگز پر SiC کے ذخائر کی شرح نمو بہت تیز ہے، اس لیے افقی گرم دیوار SiC ایپیٹیکسیل آلات کو بند کرنے کی ضرورت ہے اور SIC کوٹنگ کے پرزوں کو ایک مدت تک مسلسل پیداوار کے بعد باہر نکالنے کی ضرورت ہے۔ اضافی ذخائر جیسے SiC کوٹنگ حصوں پر SiC کو مکینیکل رگڑ → دھول ہٹانا → الٹراسونک صفائی → اعلی درجہ حرارت صاف کرنے کے ذریعے ہٹا دیا جاتا ہے۔ اس طریقہ کار میں بہت سے مکینیکل عمل ہیں اور کوٹنگ کو مکینیکل نقصان پہنچانا آسان ہے۔

کو درپیش بہت سے مسائل کے پیش نظرایس سی کوٹنگایس سی ایپیٹیکسیل آلات میں، SiC کرسٹل گروتھ آلات میں TaC کوٹنگ کی بہترین کارکردگی کے ساتھ، SiC کوٹنگ کی جگہایس سی ایپیٹیکسیلTAC کوٹنگ کے ساتھ سامان آہستہ آہستہ سازوسامان مینوفیکچررز اور آلات استعمال کرنے والوں کے وژن میں داخل ہو گیا ہے۔ ایک طرف، TaC کا پگھلنے کا نقطہ 3880℃ تک ہے، اور اعلی درجہ حرارت پر NH3، H2، Si، اور HCl بخارات جیسے کیمیائی سنکنرن کے خلاف مزاحم ہے، اور اس میں انتہائی مضبوط اعلی درجہ حرارت کی مزاحمت اور سنکنرن مزاحمت ہے۔ دوسری طرف، TaC کوٹنگ پر SiC کی ترقی کی شرح SiC کوٹنگ پر SiC کی شرح نمو کے مقابلے میں بہت سست ہے، جو کہ بڑی مقدار میں ذرہ گرنے اور آلات کی دیکھ بھال کے مختصر دور کے مسائل اور اضافی تلچھٹ جیسے SiC کو ختم کر سکتی ہے۔ کے ساتھ ایک مضبوط کیمیکل میٹالرجیکل انٹرفیس نہیں بنا سکتاٹی اے سی کوٹنگ، اور اضافی تلچھٹ کو ہٹانا آسان ہے جیسا کہ SiC یکساں طور پر SiC کوٹنگ پر اگایا جاتا ہے۔