Naha Grafit Kamurnian Luhur Penting pisan pikeun Kontrol Cacad Epitaksi SiC

Kualitas wafer silikon karbida (SiC) anu dihasilkeun dipangaruhan ku parobahan anu leutik dina lingkungan kamekaran. Hiji widang anu teu dipertimbangkeun ku seueur jalmi nyaéta grafit anu ngalapis réaktor. Éta tahan uji panas anu kuat anu aya di jero réaktor nalika ngadukung sareng nempatkeun wafer nalika epitaksi. Upami grafit teu murni atanapi terstruktur henteu teratur, potongan bahan alit atanapi réaksi anu teu dihoyongkeun tiasa disimpen sapanjang prosés kamekaran. Masalah alit dina permukaan grafit tiasa mekar janten cacad wafer utama, anu nyababkeun langkung seueur padamelan sareng hasil anu langkung handap pikeun produsén chip. Ku kituna kaayaan sareng kabersihan Susceptor grafit mangrupa masalah anu leuwih penting tibatan anu dianggap ku kalolobaan jalma.

Kumaha Kamurnian Grafit Mangaruhan Masalah Partikel dina Kamar Epitaksi?

Partikel mangrupikeun cacad wafer anu nyebar dina rohangan epitaksi SiC, sareng sering ngalibatkeun grafit dina prosésna. Bagian grafit aya di zona panas réaktor SiC, mawa wafer sareng mangaruhan kontur termal. Kalayan panggunaan grafit anu kirang murni, pangotor renik, sapertos kontaminan logam, lebu, atanapi sésa prosés, tiasa kaluar tina grafit laun-laun salami kamekaran suhu anu luhur. Kotoran anu kaluar tina gas sering teu tiasa dideteksi dina rohangan éta, tapi pamustunganana aranjeunna badarat dina permukaan wafer, atanapi janten bagian tina fase gas. Salaku conto, dina hiji aplikasi, pabrik milih grafit kelas handap pikeun ngahémat biaya. Sanaos teu aya masalah anu katingali salami jangka pondok mimitina, saatos sababaraha siklus Ieu epitaxy , liang jarum acak sareng bintik kasar katingali dina permukaan wafer. Sumber cacad sapertos kitu dilacak ka partikel mikro anu dipancarkeun tina wadah grafit atanapi susceptor. Partikel-partikel éta bakal lebet kana ruang pertumbuhan sareng bertindak salaku siki ku cara anu teu dihoyongkeun. Kapadetan bagian grafit anu henteu rata ogé bakal nyumbang kana retakan mikro dina permukaan bagian nalika dipanaskeun, anu ngarah kana ngaleupaskeun partikel anu alit kana ruang kana waktosna, sanaos bagian éta tiasa katingali bersih. Ku kituna, ngawaskeun sumber grafit sareng sajarahna mangrupikeun tugas rutin dina pabrik pikeun nyingkahan cacad anu aya hubunganana sareng partikel. Grafit anu murni kalayan jumlah lebu anu dikontrol sacara umum dipikahoyong, khususna pikeun produksi jangka panjang. Hitung siklus termal bagian ogé diawasi sabab bahan bakal ngaleupaskeun partikel bahkan saatos pamrosésan awal anu saé. Ogé, metode pangropéa pikeun bagian grafit mangaruhan cacad. Salaku conto, prosedur beberesih anu agrésif bakal ngaruksak permukaan grafit sareng nyababkeun retakan mikro. Metode anu dipikaresep nyaéta prosés beberesih anu hampang sareng dikontrol kalayan interaksi fisik minimal sareng bagian grafit. Kusabab alesan ékonomi, ngaganti bagian-bagian langkung gancang tibatan anu dipiharep panginten langkung saé tibatan nungkulan leungitna hasil dina tahap-tahap salajengna. Singkatna, kontrol generasi partikel dina prosés epitaksi SiC has museur kana detil-detil alit ngeunaan kualitas bahan sareng prakték penanganan. Masalah kualitas grafit mangrupikeun inti masalahna.

Sarat Bahan pikeun Bagian Epitaxial SiC Luhur sareng Susceptor

Pikeun epitaksi SiC, bagian-bagian dina réaktor langkung ti ngan saukur 'nyekel' wafer. Susceptor, pamawa grafit, sareng komponén zona panas dina réaktor sacara langsung mangaruhan kamekaran kristal. Ieu sababna bahan-bahanna nungtut pisan sareng cacad leutik pamustunganana bakal némbongan salaku cacad dina wafer. Stabilitas termal anu luhur mangrupikeun sarat dasar. Bagian-bagian éta dipanaskeun kana suhu anu luhur pisan salami waktos anu lami (kadang siklus pemanasan/pendinginan anu diulang-ulang). Bahan anu henteu tiasa ngajaga stabilitas dina suhu ieu bakal ngaganggu sareng pamustunganana tiasa retak. Parobihan sakedik dina géométri tiasa ngarobih aliran gas sareng distribusi panas sacara signifikan anu nyababkeun kamekaran kristal anu henteu seragam dina permukaan wafer. Kamurnian mangrupikeun faktor kritis anu sanés. Prosés SiC kelas luhur meryogikeun eusi logam anu handap pisan sareng tingkat lebu anu handap pisan dina komponén anu didasarkeun kana grafit. Salila operasi, logam renik bakal léak lalaunan kaluar tina bagian-bagian, kontaminan tiasa nyebar kana rohangan sareng nyababkeun kontaminasi partikel atanapi cacad kristal lokal. Dina sababaraha pabrik, kasalahan susun acak parantos dilacak ka hiji angkatan susceptor anu kacemar. Struktur permukaan mangrupikeun sarat anu penting. Beungeut anu lemes sareng rata bakal ngabantosan ngirangan partikel anu kaluar salami siklus pemanasan/pendinginan. Beungeut anu henteu seragam, atanapi pori-pori dina struktur permukaan, bakal terus-terusan ruksak salami operasi sahingga ngahasilkeun sumber partikel anu ajeg kana rohangan. Kualitas palapis ogé mangrupikeun sarat penting anu sanés. Seueur susceptor kelas luhur nganggo palapis SiC salaku lapisan panyalindungan. Palapis kedah nempel kalayan saé kana bahan dasar sareng kedah tahan operasi anu berkepanjangan. Ikatan sareng de-laminasi anu goréng bakal langsung ngalaan grafit dasar kana lingkungan réaksi anu kasar. Urang sering ningali ieu dina aplikasi nyata: contona, fab wafer anu dijalankeun pikeun bets produksi anu panjang bakal niténan tingkat cacad naék sacara ajeg saatos ratusan siklus. Mariksa susceptor bakal ngungkabkeun saeutik karusakan palapis sareng erosi ujung. Ngaganti atanapi ngagentos komponén bakal mulangkeun tingkat cacad kana tingkat anu tiasa ditampi. Milih bahan anu pas henteu ngan ukur ngeunaan kinerja awal komponén, tapi stabilitas bahan dina siklus anu diulang-ulang.

Pangaruh Struktur Butir kana Stabilitas Termal dina Sistem AIXTRON G10

Struktur butir komponén grafit di jero SiC suhu luhur Tumuwuh epitaxy Sistem, sapertos AIXTRON G10, mangaruhan pisan kana stabilitas termal. Ieu aya hubunganana sareng parobahan diménsi, ingetan bentuk, sareng réspon kana siklus termal. Grafit sanés padet monolitik. Éta diwangun ku seueur kristalit atanapi butiran. Kristalit individu tiasa gaduh orientasi anu béda. Nalika aya kontrol anu goréng tina ukuran butiran dina komponén grafit, distribusi panas anu henteu rata timbul. Daérah komponén panas sareng tiis dina laju anu béda. Ieu nyiptakeun setrés internal dina tingkat mikro. Lalaunan kana waktos setrés internal ieu nyababkeun warp atanapi distorsi dina bagian sapertos susceptor atanapi pamawa wafer. Prosés ieu gampang diidentipikasi salami produksi. Biasana muncul nalika garis wafer beroperasi dina suhu anu luhur. Kualitas wafer mimiti ngalayang saatos ratusan siklus termal. Variasi ketebalan ningkat, sareng cacad ujung mimiti muncul langkung rutin. Sakali bagian ieu dipariksa, biasana aranjeunna gaduh tanda-tanda warping atanapi kacapean bahan. Struktur butiran anu saé kalayan distribusi kristalit anu dikontrol bakal gaduh stabilitas termal anu langkung saé tibatan butiran kasar atanapi struktur acak. Ieu bakal ngahasilkeun transfer panas anu langkung rata sareng titik setrés lokal anu dikirangan. Kalayan struktur butir anu leres, bagian-bagian éta bakal tahan kana warp sanajan dina ratusan siklus termal. Struktur kasar atanapi struktur butir anu disebarkeun kalayan goréng nyababkeun titik lemah dina bagian éta, anu ngamungkinkeun microcracking sareng pamustunganana ngaleupaskeun partikel kana rohangan. Masalah konci anu sanés anu kedah dipertimbangkeun nyaéta résistansi kana kejutan termal. Aya titik-titik dimana bagian éta ngalaman parobahan suhu anu signifikan sapertos dimuat kana réaktor atanapi nalika dipiceun. Upami aya wates anu lemah antara butir maka micro-cracks tiasa kabentuk sapanjang garis butir. Sanaos ieu biasana henteu nyababkeun kagagalan bagian, éta ngamungkinkeun kalemahan ieu kabentuk dina bahan, anu ngarah kana masalah reliabilitas ka hareup. Kaseueuran pabrik ngalacak umur bagian boh ku jam anu dianggo, sareng jumlah siklus termal sareng perlakuan panas total. Bagian-bagian anu gaduh struktur butir anu direkayasa kalayan saé gaduh umur anu langkung lami, hasil anu langkung konsisten kana waktosna.

Ngurangan Kontaminasi Logam dina Komponen Grafit Kamurnian Tinggi

Salah sahiji masalah "anu teu katingali" tapi kritis dina bagian grafit naon waé, kalebet dina prosés epitaksi SiC, nyaéta kontaminasi logam. Malah sésa logam anu leutik dina bagian grafit tiasa lebet kana prosés sareng janten sumber cacad anu hésé dilacak dina réaktor epitaksi SiC sapertos AIXTRON G10. Logam sapertos kitu biasana asalna tina bahan baku atanapi rupa-rupa léngkah pamrosésan anu kalibet dina manufaktur komponén grafit. Unsur sapertos Beusi, Nikel, Kalsium sareng Natrium umum sareng tetep kajebak dina bagian ageung grafit dina suhu kamar, kumaha oge, dina suhu prosés anu luhur anu dianggo dina epitaksi SiC, unsur-unsur ieu tiasa janten mobile. Logam sésa ieu pamustunganana tiasa dikaluarkeun gas atanapi migrasi kana permukaan salami siklus pemanasan/pendinginan anu diulang di zona panas, nyaéta susceptor atanapi pembawa wafer sorangan. Kasus has sapertos kieu: pabrik ngamimitian bets produksi nganggo bagian grafit anyar. Sababaraha wafer munggaran henteu kunanaon sareng henteu nunjukkeun cacad, tapi saatos periode anu tangtu, cacad leutik mimiti muncul. Éta biasana liang leutik, kasalahan tumpukan acak, atanapi kajadian partikel anu teu tiasa dijelaskeun. Gampang pisan pikeun salah curiga kana aliran gas anu salah atanapi kajadian kontaminasi nalika beberesih rohangan. Tapi analisis anu lengkep sering ngarah kana pelepasan logam renik anu laun tina komponén grafit. Ngontrol kamurnian grafit mangrupikeun salah sahiji konci. Pikeun komponén kritis, grafit anu dimurnikeun dina suhu luhur kalayan kandungan lebu anu handap salawasna langkung dipikaresep. Léngkah pemurnian ieu miceun mayoritas sésa logam. Grafit sapertos kitu tiasa ngajaga unsur-unsur kajebak langkung lami bahkan dina siklus pemanasan/pendinginan anu diulang. Inspeksi bagian grafit anu lebet ogé penting pisan dina sababaraha pabrik. Nguji bets grafit nganggo téknik sapertos ICP-OES atanapi XRF tiasa nyegah panggunaan bagian anu kacemar. Éta ogé tiasa nyegah nyampur bagian tina sumber anu béda dina aliran prosés anu sami. Lapisan sapertos SiC atanapi TaC ogé ngabantosan pikeun ngarengsekeun masalah ku cara bertindak salaku panghalang antara bagian grafit sareng lingkungan prosés. Salami lapisan disimpen kalayan saé sareng kabeungkeut kana substrat grafit anu aya di handapeunna, éta bakal ngirangan interaksi bagian grafit sareng lingkungan prosés. Anu terakhir tapi sanés anu paling penting nyaéta penanganan sareng panyimpenan bagian grafit. Bagian grafit tiasa kacemar nalika penanganan nganggo sarung tangan kotor, instrumen atanapi ku cara disimpen dina rak anu kotor. Kontaminasi permukaan ieu teras tiasa lebet kana tungku nalika siklus pemanasan. Pikeun ngirangan kontaminasi logam tina bagian grafit, éta mangrupikeun jumlah seueur usaha alit. Bahan anu murni anu digabungkeun sareng prakték penanganan anu saé sareng kontrol prosés anu ketat diperyogikeun.

Naha Veeco EPIK Systems Meryogikeun Bahan Grafit Porositas Ultra-Enteng?

Bagian grafit dina platform Veeco EPIK Systems ngalaman salah sahiji kaayaan prosés anu paling hésé dina manufaktur semikonduktor. Kaayaan suhu luhur, kimia gas anu agrésif, sareng siklus prosés anu panjang dialaman ku komponén ieu. Ku kituna, grafit porositas ultra handap penting pisan pikeun ngajaga integritas sareng kabersihan epitaksi SiC. Porositas nujul kana pori-pori internal leutik anu aya dina awak grafit éta sorangan. Sanaos permukaanana mulus sampurna, pori-pori internal tiasa aya gas prosés anu ngajebak, sésa-sésa, sareng kimia beberesih. Porositas anu luhur hartosna volume internal anu langkung ageung pikeun ngajebak, dimana saatos paparan suhu luhur, bahan tiasa laun-laun didegaskeun. Degassing ieu henteu salawasna linier sareng tiasa nyababkeun ledakan, ngajantenkeun prosésna hésé dikontrol. Dina epitaksi SiC, ieu khususna ngabahayakeun. Nalika gas dileupaskeun tina awak grafit, éta tiasa dilebetkeun kana aliran gas dina rohangan epitaksi, nyumbang kana partikel anu teu dihoyongkeun. Partikel bakal nembus kana permukaan wafer, mangaruhan kana kamekaran kristal sareng tiasa nyababkeun cacad anu teu kaduga sapertos liang acak, kasar permukaan atanapi variasi lokal dina ketebalan wafer. Skenario anu umum dipanggihan nyaéta dina jalur produksi dimana fab anu bersih nampi bagian grafit énggal pikeun sistem EPIK. Hasil awal tiasa ditampi, nanging nalika siklus termal diulang, laju cacad tiasa ningkat sareng pamariksaan jalur prosés kalebet jalur gas, klep sareng tahapan prosés beberesih tiasa henteu ngungkabkeun nanaon anu jelas. Seringna diungkabkeun yén panyababna nyaéta grafit porositas rendah dina zona suhu luhur. Pilihan grafit porositas ultra rendah sacara efektif ngaminimalkeun résiko ieu ku cara ngawatesan volume internal dimana spésiés anu kajebak tiasa disumputkeun, ngaminimalkeun kamungkinan pelepasan gas dadakan nalika dipanaskeun. Éta ogé aya hubunganana sareng integritas mékanis anu langkung saé. Struktur grafit porositas ultra rendah anu langkung padet biasana nawiskeun résistansi anu ningkat kana retakan nalika grafit ngalaman siklus termal anu diulang. Salajengna, permukaan porositas rendah ningkatkeun integritas palapis. Nalika SiC atanapi bahan refraktori sanés dilapis kana permukaan grafit ieu, aranjeunna nempel kalayan saé kana permukaan anu kirang porous. Ieu kamungkinan kusabab ningkatna kaakraban beungkeutan antara bahan anu dilapis sareng grafit, anu antukna ningkatkeun daya tahan sareng umur panjang lapisan sareng poténsina pikeun ngalupas atanapi ngarecah. Pamustunganana, pilihan grafit porositas ultra rendah dina skénario fabrikasi sadidinten, sanaos sipat bahan, nyayogikeun kauntungan langsung dina ngahontal hasil wafer anu stabil, bersih, sareng tiasa diprediksi dina prosés epitaksi SiC kelas luhur.