لماذا يفشل SIC المغلفة في الجرافيت؟ - انتصار النقش في VETEK

تحليل عوامل الفشل من SIC المغلفة من حسابي

عادة، غالبًا ما تتعرض المستقبلات الفوقية المطلية بالجرافيت SiC إلى عوامل خارجيةMPACT أثناء الاستخدام ، والتي قد تأتي من عملية المناولة أو التحميل والتفريغ أو الاصطدام البشري العرضي. لكن عامل التأثير الرئيسي لا يزال يأتي من تصادم رقائق. كل من ركائز الياقوت و SIC صعبة للغاية. تعتبر مشكلة التأثير شائعة بشكل خاص في معدات MOCVD عالية السرعة ، ويمكن أن تصل سرعة القرص الفوقي إلى 1000 دورة في الدقيقة. أثناء بدء التشغيل ، غالبًا ما يتم إلقاء الركيزة الصلبة وتشغيلها ، نظرًا لتأثير الجمود ، يتم إلقاء الركيزة الصلبة وتضرب الجدار الجانبي أو حافة حفرة القرص الفوقي ، مما يسبب أضرارًا لطلاء SIC. خاصة بالنسبة للجيل الجديد من معدات MOCVD الكبيرة ، يكون القطر الخارجي لقرصه الفوقي أكبر من 700 مم ، والقوة القوية للطرد المركزي تجعل قوة التأثير للركيزة أكبر والقوة المدمرة أقوى.

ينتج NH3 كمية كبيرة من H الذري بعد الانحلال الحراري بدرجة حرارة عالية، والذري H له تفاعل قوي مع الكربون في مرحلة الجرافيت. عندما تتلامس مع ركيزة الجرافيت المكشوفة عند الشق، فإنها ستحفر الجرافيت بقوة، وتتفاعل لتوليد الهيدروكربونات الغازية (NH3+C→HCN+H2)، وتشكل آبارًا في ركيزة الجرافيت، مما يؤدي إلى بنية بئر نموذجية بما في ذلك تجويف مجوف. منطقة ومنطقة الجرافيت المسامية. في كل عملية الفوقي، ستطلق الآبار بشكل مستمر كمية كبيرة من الغاز الهيدروكربوني من الشقوق، وتختلط في جو العملية، وتؤثر على جودة الرقائق الفوقية التي تنمو بواسطة كل الفوقي، وأخيرًا تتسبب في التخلص من قرص الجرافيت مبكرًا.

بشكل عام ، فإن الغاز المستخدم في علبة الخبز هو كمية صغيرة من H2 Plus N2. يستخدم H2 للتفاعل مع الرواسب على سطح القرص مثل ALN و Algan ، ويستخدم N2 لتطهير منتجات التفاعل. ومع ذلك ، يصعب إزالة الودائع مثل المكونات عالية AL حتى في H2/1300 ℃. بالنسبة للمنتجات LED العادية ، يمكن استخدام كمية صغيرة من H2 لتنظيف علبة الخبز ؛ ومع ذلك ، بالنسبة للمنتجات ذات المتطلبات الأعلى مثل أجهزة الطاقة GAN ورقائق RF ، غالبًا ما يتم استخدام غاز CL2 لتنظيف علبة الخبز ، ولكن التكلفة هي أن عمر الدرج قد انخفضت إلى حد كبير مقارنةً بتلك المستخدمة في LED. نظرًا لأن CL2 يمكن أن يتآكل طلاء SIC عند درجة حرارة عالية (CL2+SIC → SICL4+C) ، ويشكل العديد من ثقوب التآكل والكربون الخالي من المتبقي على السطح ، فإن CL2 يدمر أولاً حدود الحبوب لطلاء SIC ، ثم يآكل الحبوب ، مما يؤدي انخفاض في قوة الطلاء حتى التكسير والفشل.

SiC الغاز الفوقي وفشل طلاء SiC

يشمل الغاز الفوقي بشكل أساسي H2 (كغاز ناقل) أو SIH4 أو SICL4 (توفير مصدر SI) أو C3H8 أو CCL4 (توفير مصدر C) ، N2 (توفير مصدر N ، لمقدم المنشطات) ، TMA (Trimethylluminum ، توفير مصدر AL ، للتدّم ، ) ، HCl+H2 (حفر في الموقع). التفاعل الكيميائي الأساسي الفائقة: SIH4+C3H8 → SIC+منتج ثانوي (حوالي 1650 ℃). يجب أن يتم تنظيف ركائز SIC قبل SIC Epitaxy. التنظيف الرطب يمكن أن يحسن سطح الركيزة بعد المعالجة الميكانيكية وإزالة الشوائب الزائدة من خلال أكسدة متعددة وتقليل. ثم باستخدام HCl+H2 يمكن أن يعزز تأثير النقش في الموقع ، ويمنع بشكل فعال تكوين مجموعات SI ، وتحسين كفاءة استخدام مصدر SI ، وحفر سطح البلورة المفرد بشكل أسرع وأفضل ، مما يشكل خطوة نمو سطح واضحة ، وتسريع النمو معدل ، ويقلل بشكل فعال عيوب الطبقة الفوقية كذا. ومع ذلك ، في حين أن HCl+H2 يحفر الركيزة SIC في الموقع ، فإنه سيؤدي أيضًا إلى وجود كمية صغيرة من التآكل لطلاء SIC على الأجزاء (Sic+H2 → SiH4+C). نظرًا لأن رواسب SIC تستمر في الزيادة مع الفرن الفوقي ، فإن هذا التآكل له تأثير ضئيل.

SiC هي مادة متعددة البلورات نموذجية. الهياكل البلورية الأكثر شيوعًا هي 3C-SiC و4H-SiC و6H-SiC، ومن بينها 4H-SiC هي المادة البلورية المستخدمة في الأجهزة الرئيسية. أحد العوامل الرئيسية التي تؤثر على الشكل البلوري هي درجة حرارة التفاعل. إذا كانت درجة الحرارة أقل من درجة حرارة معينة، سيتم إنشاء أشكال بلورية أخرى بسهولة. درجة حرارة التفاعل لـ 4H-SiC المستخدمة على نطاق واسع في الصناعة هي 1550 ~ 1650 درجة مئوية. إذا كانت درجة الحرارة أقل من 1550 درجة مئوية، فسيتم بسهولة إنشاء أشكال بلورية أخرى مثل 3C-SiC. ومع ذلك، 3C-SiC هو شكل بلوري شائع الاستخدام في طلاءات SiC. وصلت درجة حرارة التفاعل البالغة حوالي 1600 درجة مئوية إلى حد 3C-SiC. ولذلك، فإن عمر طلاءات SiC يقتصر بشكل أساسي على درجة حرارة التفاعل لطبقة SiC.

نظرًا لأن معدل نمو رواسب SiC على طلاءات SiC سريع جدًا، فإن المعدات الفوقية للجدار الساخن الأفقي من SiC تحتاج إلى إيقاف التشغيل ويجب إخراج أجزاء طلاء SiC الموجودة بالداخل بعد الإنتاج المستمر لفترة من الوقت. تتم إزالة الرواسب الزائدة مثل SiC على أجزاء طلاء SiC عن طريق الاحتكاك الميكانيكي ← إزالة الغبار ← التنظيف بالموجات فوق الصوتية ← التنقية بدرجة حرارة عالية. تحتوي هذه الطريقة على العديد من العمليات الميكانيكية ومن السهل أن تسبب ضررًا ميكانيكيًا للطلاء.

في ضوء العديد من المشاكل التي تواجههاطلاء كذافي المعدات الفوقية الكشف ، إلى جانب الأداء الممتاز لطلاء TAC في معدات نمو البلورة SIC ، لتحل محل طلاء SIC فيكذا الفوقياتدخلت المعدات ذات طلاء TaC تدريجيًا في رؤية الشركات المصنعة للمعدات ومستخدمي المعدات. من ناحية، فإن TaC لديه نقطة انصهار تصل إلى 3880 درجة مئوية، وهو مقاوم للتآكل الكيميائي مثل بخار NH3، H2، Si، وHCl عند درجات الحرارة العالية، ولديه مقاومة قوية للغاية لدرجات الحرارة العالية ومقاومة للتآكل. من ناحية أخرى، فإن معدل نمو SiC على طلاء TaC أبطأ بكثير من معدل نمو SiC على طلاء SiC، والذي يمكن أن يخفف من مشاكل سقوط كمية كبيرة من الجسيمات ودورة صيانة المعدات القصيرة، والرواسب الزائدة مثل SiC لا يمكن تشكيل واجهة معدنية كيميائية قوية معهاطلاء تاك، والرواسب الزائدة أسهل في إزالتها من نمت متجانسة على طلاء كذا.