Zergatik dira CVD SiC estaldurak ezinbestekoak MOCVD grafito suszeptoreentzat?

LED txiparen fabrikazioan, MOCVD epitaxia argi-eraginkortasuna zehazten duen oinarrizko prozesu gisa balio du. Ekoizpenean, zafiro edo siliziozko substratuak daramatzaten grafito suszeptoreek ziklo termiko errepikatuen pean funtzionatzen dute 1.000 °C-tik gertu dauden tenperaturan atmosfera korrosiboetan. Horren arabera, grafito suszeptoreen errendimenduak zuzenean eragiten du epitaxiaren eraginkortasuna, epitaxiaren uniformetasuna eta amaitutako gailuen azken errendimendua. CVD SiC estaldura bat grafito suszeptoreetan metatzea industriako soluzio nagusia bihurtu da. Artikulu honek diseinu honen atzean dagoen arrazoia laburki lantzen du.

Zer gertatzen da Estali gabeko grafito suszeptoreak erabiltzean?

GrafitoaTenperatura altuko euskarrirako material bikaina da, baina MOCVD ganberen barruan izugarri larritzen diren hiru eragozpen ditu:

1. Korrosio kimikoa Tenperatura altuetan

MOCVD prozesuek amoniakoa, hidrogenoa eta aitzindari metal-organikoak sartzen dituzte. Grafitoa gas horiekin kontaktuan jartzen denean ia 1.000 °C-tan, hidrokarburoak eta baita hidrogeno zianuroa ere sortzen dira. Honek grafitoaren gainazalaren etengabeko korrosioa eragiten du, pixkanakako desbideratze dimentsiodunarekin, eta erreakzioaren azpiproduktuek geruza epitaxiala kutsatzen dute.

2. Egitura porotsuetatik ezpurutasunen desgasifikazioa

Grafitoak berez egitura porotsua duenez, hondarreko ezpurutasun metalikoak, xurgatutako hezetasuna eta ekoizpeneko oxigenoa pixkanaka askatzen dira behin eta berriz berotze-zikloetan. Askapen bakoitzak geruza epitaxialaren atzeko ezpurutasun-kontzentrazioan gorabeherak abiarazten ditu, eta horrek etekin-kurbetan ikusgai dauden azaldu gabeko akats-puntuak sortuko ditu.

3. Hautsak eta Deformazioa Ziklo Termikoen Pean

MOCVD suszeptoreek berotze- eta hozte-ziklo anitz jasaten dituzte egunero. Grafito biluziak gainazaleko partikulen arteko lotura-indar murriztua jasaten du shock termiko errepikatuaren ondorioz, hautsaren isurketa eraginez. Karbono partikulek oble epitaxialetara erortzen diren partikularen kutsadura hilgarria dakar.

Laburbilduz, estali gabeko grafito suszeptoreek ezusteko "purutasun-bonba" gisa jokatzen dute, eta etengabe askatzen dituzten kutsatzaileak MOCVD ganberetan.

Zer abantaila ematen ditu CVD SiC estaldurak?

Erdieroaleen fabrikazio-prozesuak nanometriko eta are atomiko-eskalako nodoetara doazen heinean, gainazaleko aztarna-kutsatzaileak, partikula kutsatzaileak eta ezpurutasun ioniko metalikoak barne, azken erdieroaleen gailuak degradatu edo erabat ez-funtzionalak bihurtuko dituzte. Horrek errendimendu-eskakizun askoz zorrotzagoak ezartzen dizkie prozesu epitaxialetan erabiltzen diren grafito suszeptoreei. Lurrun-deposizio kimikoen teknologia aurreratuan oinarrituz, grafito suszeptoreetan metatutako SiC estaldura uniformeki trinkoa. Estaldura honek zeramikazko armadura babesgarri gisa jokatzen du eta abantaila nagusi hauek eskaintzen ditu:

1. Babes fisiko fidagarria

SiC estaldurak guztiz isolatzen du grafitoaren oinarria prozesuko atmosferatik, amoniakoa eta hidrogenoa oinarri grafitoarekin harremanetan jartzea eragozten du eta grabaketa kimikoa kenduz. Bien bitartean, grafito-matrizearen barruan harrapatutako ezpurutasunak estalduraren azpian zigilatzen dira eta ezin dira kamara sartu.

2. Garbitasun Ultra-Altua

Garbitasun CVD SiC estaldurek ppb mailako purutasuna lortzen dute (9N kalifikazioa, % 99,999995etik gorakoa), grafitozko material gehienen errendimendu handia gaindituz. Horrek esan nahi du oblearen kutsadura delaCVD SiC estalitako grafito suszeptoreaazalera maila ia arbuiagarrira murrizten da.

3. Shock Termikoen Erresistentzia Superior

MOCVD suszeptoreek tenperatura-aldaketa azkarren ondoriozko kalteak jasan ohi dituzte. Prozesuaren doikuntzaren bidez,CVD SiCestaldurak grafitozko oinarriekin sendo lotu eta grafitoaren hedapen termikoko koefizientera egokitu daitezke, muturreko tenperatura aldaketek eragindako pitzadura-arriskua eraginkortasunez murriztuz.

4. Oxidazio Erresistentzia nabarmena

1600 °C-tik beherako oxigenoa duten inguruneetan, SiO₂ babes-film ultramehe bat garatzen da naturalki CVD SiC estalitako grafito suszeptoreen estaldura gainazalean. CVD SiC estaldura honek oxidazio gehiago saihestu dezake barneko grafitoaren suszeptoreak higatzeko, azken baliabide gisa jarduten du prozesuan zehar aurreikusi gabeko aire sarrera bat bezalako egoera larrietan ere.