Zergatik SiC estalitako grafito susceptor ezinbestekoak dira erdieroaleen epitaxirako

Gailu erdieroaleek potentzia handiagoa, maiztasun handiagoa eta integrazio handiagorantz eboluzionatzen jarraitzen duten heinean, hazkuntza epitaxialeko ekipoei ezarritako eskakizunak gero eta zorrotzagoak dira. SiC potentzia-gailuak, GaN RF osagaiak, LED txipak edo siliziozko obleak epitaxialak ekoizten dituzten ala ez, fabrikatzaileek erreaktorearen barruko osagai kritiko batean oinarritzen dira: SiC estalitako grafitoaren suszeptorean.

Erreakzio-ganberatik kanpo oso gutxitan ikusten bada ere, osagai honek zuzenean eragiten die obleen tenperaturaren uniformetasunari, partikulen sorrerari, estalduraren iraupenari eta azken finean gailuaren errendimenduari.

Zer da SiC estalitako grafito susceptor bat?

SiC estalitako grafito suszeptorea doitasun-ingeniaritzazko grafito-osagai bat da, silizio-karburozko estaldura kimikoko lurrun-deposizio (CVD) trinko batez babestua.

Erreaktore epitaxial baten barruan, suszeptoreak hainbat funtzio kritiko betetzen ditu:

• Hazkuntza prozesu osoan zehar erdieroaleen obleak onartzen ditu
• Beroa uniformeki transferitzen du berogailutik ostiara
• Oblearekin batera biratzen da filmaren uniformetasuna hobetzeko
• Dimentsio-egonkortasuna mantentzen du ziklo termiko errepikatuen pean
• Grafitozko substratua prozesu korrosiboetako gasetatik babesten du

Prozesuaren arabera, susceptors krepe susceptors, barrik susceptors, erretiluak, obleak eramaileak edo pertsonalizatutako erreaktoreen osagai gisa diseinatu daitezke.

Zergatik ez erabili Bare Grafitoa?

Grafitoa tenperatura altuko ingeniaritza-material onenetariko bat dela aitortua izan da, beregatik:

· Eroankortasun termiko bikaina

· Dilatazio termiko koefiziente baxua

· Tenperatura handiko egonkortasuna

· Mekanizazio erraza

· Dentsitate baxua

Hala ere, grafito hutsa ez da egokia erdieroale zuzeneko prozesamendurako.

Epitaxian, prozesuko gasek, hala nola H₂, HCl, NH₃, silanoa, klorosilanoak eta aitzindari metal-organikoek etengabe erasotzen dituzte agerian dauden grafitoaren gainazalak. Denborarekin, grafitoa oxidatzen, korroditzen eta karbono partikulak askatzen hasten da.

Partikula hauek:

· obleak kutsatu,

· akatsen dentsitatea handitu,

· uniforme epitaxiala murriztea,

· erreaktoreen mantentze-tarteak laburtzea.

Hori dela eta, erdieroale modernoko ia erreaktore guztiek zeramikazko estaldura babesgarriak erabiltzen dituzte agerian grafitoaren ordez.

Zergatik da siliziozko karburoa estaldura hobetsia?

Eskuragarri dauden estaldura materialen artean (BN, ZrB₂, TaC eta oxidozko estaldura ezberdinak barne), CVD silizio karburoa industria estandarra bihurtu da, propietate termiko, kimiko eta mekanikoen oreka bikaina eskaintzen duelako.

Abantaila nagusiak honako hauek dira:

• Erresistentzia kimiko bikaina: SiC trinkoak gas korrosiboak grafitoaren substratura iristea eragozten du, osagaien bizitza nabarmen luzatuz.
• Eroankortasun termiko bikaina: eroankortasun termiko altuak bero-transferentzia azkarra ahalbidetzen du oblean zehar tenperatura-uniformitate bikaina mantenduz.
• Hedapen termiko baxua: SiC-ren hedapen termiko koefizientea grafitoarekin bat dator, barne-tentsioa murrizten du behin eta berriz berotze- eta hozte-zikloetan.
• Gogortasun handia: estaldurak urradurari eusten dio obleak kargatzean eta erreaktorearen funtzionamenduan.
• Garbitasun handikoa: kalitate handiko CVD SiC estaldurek kutsadura metalikoa eta partikulak sortzea minimizatzen dute, funtsezkoa erdieroaleen fabrikazio aurreraturako.

Zergatik lurrun-deposizio kimikoa (CVD)?

Hainbat estaldura-teknologia daude, besteak beste:

· Plasma ihinztatzea

· Sol-gel estaldura

· Deposizio elektroforetikoa

· Pack zementazioa

· Eskuila estaldura

Hala ere, erdieroaleen fabrikazioak lurrun kimikoen deposizioa (CVD) hobesten du, honako hauek dituzten estaldurak sortzen dituelako:

· oso garbitasun handia,

· dentsitate bikaina,

· lodiera uniformea,

· goi mailako atxikimendua,

· porositate baxua,

· adostasun bikaina geometria konplexuetan.

Sarritan poroak eta interfaze ahulak dituzten ihinztatutako estaldurek ez bezala, CVD SiC-k grafitoko substratuari kimikoki loturiko geruza kristalino trinkoa eratzen du, prozesu-baldintza gogorretan zerbitzu-bizitza nabarmen luzeagoa dela eta.

Aplikazio tipikoak

SiC estalitako grafitoaren osagaiak oso erabiliak dira:

SiC Epitaxia: MOSFET, SBD eta beste potentzia-gailu batzuen hazkuntza homoepitaxialean SiC oblei eroaleak eta erdi isolatzaileak onartzen ditu.

Silizio Epitaxia: CMOS eta potentzia erdieroaleen fabrikazioan erabiltzen den siliziozko obleen epitaxiarako plataforma termiko egonkorrak eskaintzea.

GaN Epitaxia: GaN-on-Si eta GaN-on-SiC hazkundea onartzen du RF gailuetarako, HEMT, MicroLED eta potentzia elektronikarako.

LED fabrikazioa: MOCVD erreaktoreen barruan erabiltzen da hazkunde epitaxial urdin, berde, UV eta MicroLEDrako.

Ondorioa

Erdieroaleen prozesuek oble handiagoetara, prozesu leiho estuagoetara eta akatsen dentsitate baxuagoetara mugitzen jarraitzen duten heinean, errendimendu handiko erreaktoreen osagaien garrantzia hazten ari da.

CVD SiC estalitako grafitoaren suszeptoreak ezinbestekoak bihurtu dira, grafitoaren errendimendu termiko bikaina eta silizio karburoaren erresistentzia kimiko bikainarekin, purutasunarekin eta iraunkortasunarekin konbinatzen dutelako.

SiC potentziarako gailuetarako, GaN RF elektronikarako, LED ekoizpenerako edo silizio epitaxirako, kalitate handiko SiC estalitako grafito osagaietan inbertitzeak zuzenean laguntzen du etekin handiagoa, ekipoen denbora luzeagoa eta fabrikazio kostu txikiagoak lortzen.