Ҳалли гармкунакҳои графити баландсифат барои эпитаксияи нимноқилҳо

Дар равандҳои нимноқилҳои ҳарорати баланд, ба монанди MOCVD (Чопкунии буғи кимиёвии металлӣ-органикӣ) ва афзоиши эпитаксиалии SiC, назорати майдони гармӣ мустақиман якрангии ғафсии ҷойгиршавии плёнка, консентратсияи допинг ва ҳосили ниҳоии вафлро муайян мекунад. Ҳамчун як ҷузъи асосии майдони гармӣ,Гармкунаки графити баландсифатбояд дар ҳарорати шадиди аз 1600°C зиёд дар муҳити газии коркарди хеле зангзананда устувор ва пайваста кор кунад. Ин мақола таҳлили амиқи бартариҳои техникӣ, тарҳи сохторӣ ва нақши калидии гармкунакҳои графити баландсифатро дар истеҳсоли вафли нимноқилӣ дар бар мегирад.

Чаро гармкунаки графити баландсифатро барои системаҳои MOCVD интихоб кунед?

Дар равандҳои муҳим ба монанди эпитаксияи MOCVD ва GaN/SiC, ҳатто ноустувории ночизи ҳарорат (>2°C) метавонад ба тағйирёбии дарозии мавҷ ё нуқсонҳои кристалл дар қабати эпитаксиалӣ оварда расонад. Бо истифода аз гузариши баланди гармӣ (100-150 Вт/м·К) ва коэффитсиенти хеле пасти васеъшавии гармӣ (CTE), маводҳои графити тозаи баланд гармиро дар тамоми сатҳи суссептор ва вафл ба таври ҳамвор ва зуд яксон мегузаронанд.

Якрангии майдони ҳарорат ва назорати бисёрминтақавӣ

Барои муқовимат ба талафоти радиатсияи гармӣ дар канорҳои камераи эпитаксия, гармкунакҳои графити баландсифат одатан тарҳи назорати мустақили ҳарорати бисёрминтақаро дар бар мегиранд. Тавассути танзимоти дақиқи минтақабандии муқовимат, муҳандисон масоҳати буриши схема ва муқовимати барқро мувофиқи хусусиятҳои талафоти гармии майдони ҷараёни камера танзим мекунанд. Ин тағирёбии майдони ҳароратро дар минтақаи афзоиши пластина қатъиян дар ҳудуди ±1°C нигоҳ медорад ва мувофиқати барқро дар ҳамаи пластинаҳои диск кафолат медиҳад.

Назорати миқдори хокистар ва кафолати муҳити ултра-тоза

Равандҳои эпитаксияи нимноқилҳо ба ифлосҳои металлӣ хеле ҳассос мебошанд. Графити саноатии стандартӣ дорои унсурҳои металлии микроэлементҳо, аз қабили оҳан (Fe), никел (Ni) ва мис (Cu) мебошанд, ки дар ҳарорати баланд ба осонӣ бухор мешаванд ва ба қабати эпитаксиалӣ паҳн мешаванд, ки шиддати вайроншавии дастгоҳ ва ҳаракатнокии интиқолдиҳандаро зери хатар мегузорад. Гармкунакҳои графити тозаи баланд аз равандҳои тозакунии хлоркунии ҳарорати баланд мегузаранд, ки миқдори умумии хокистарро то камтар аз 5 ppm (ва камтар аз 2 ppm барои синфи нимноқилҳои баландсифат) кам мекунанд ва аз ифлосшавии салибии пластинаҳои эпитаксиалӣ аз ифлосҳои майдони гармӣ дар манбаъ пешгирӣ мекунанд.

Унсурҳои гармидиҳии пешрафтаи графитӣ дар коркарди вафли нимноқилҳо

Унсурҳои гармидиҳии нимноқилҳо аз давраҳои зуд-зуди гармкунӣ ва хунуккунӣ аз ҳарорати хона то ҳазорҳо дараҷа гармиро аз сар мегузаронанд. Бар хилофи симҳои гармидиҳии металлӣ (масалан, волфрам ё молибден), ки дар ҳарорати баланд майл ба аз нав кристалл шудан, шикастан ё овезон шудан доранд, графит хосияти беназири физикиро нишон медиҳад: мустаҳкамӣ бо ҳарорат меафзояд.

Қувваи механикӣ дар ҳарорати баланд ва муқовимат ба хастагии сохторӣ

Мустаҳкамии кашиш ва хамшавии маводҳои графитӣ бо баланд шудани ҳарорат меафзояд ва ба авҷи худ дар байни 2000°C ва 2500°C мерасад. Ин хусусият кафолат медиҳад, ки гармкунакҳои графитӣ дар шароити радиатсияи шадиди гармӣ ва кори ҳарорати баланд аз фуромадани механикӣ ё шикастани сохторӣ азият намекашанд. Дар натиҷа, устувории муқовимати барқӣ дар давраҳои тӯлонии корӣ нигоҳ дошта мешавад ва вақти корношоямии ғайринақшагирифташудаи нигоҳдориро ба таври назаррас коҳиш медиҳад.

Коркарди дақиқи сеченакаи сеченака ва тарҳбандии схемаҳои мураккаб

Реакторҳои нимноқилии муосир тарҳбандии фазоии хеле фишурдаро талаб мекунанд. Графити тозагии баланд қобилияти коркарди аъло дорад ва онро тавассути коркарди 5-меҳварии CNC бо дақиқии баланд ба схемаҳои мураккаби схемаҳо, ба монанди сохторҳои риштадори сефаза, роҳҳои печонидашудаи морпантинӣ ва схемаҳои дугонаи зинадор коркард кардан мумкин аст. Ин конфигуратсияҳои геометрии дақиқи баланд масоҳати сатҳи гармкуниро дар фазои маҳдуд ба ҳадди аксар мерасонанд ва ба баромади зичии баланди қувва бо таъсири пасти индуктивӣ ноил мегарданд.

Афзалиятҳои асосии фаъолияти гармкунакҳои графити бо пӯшонидашудаи SiC

Барои тоб овардан ба муҳитҳои мураккабтари равандҳо - ба монанди атмосфераҳои камкунандаи гидрогени ҳарорати баланд ё газҳои кандакории дорои хлор/фтор - гузоштани қабати зичи карбиди кремний (CVD SiC Coating) дар рӯи субстрати графити тозаи баланд ба ҳалли стандартии соҳа табдил ёфтааст.

Муқовимат ба кандакории гидроген ва рехтани зарраҳои сифрӣ

Ҳангоми эпитаксияи SiC ва кремний, консентратсияи баланди H₂Газ графити бепӯшишро дар ҳарорати баланд сахт меканда мекунад (метани кандакорӣ аз гидроген гази метанро ба вуҷуд меорад), ки сатҳи графитро фуҷур мекунад, ба порчашавӣ моил мешавад ва ифлосшавии зарраҳоро ба вуҷуд меорад. Рӯйпӯши зичи CVD SiC 100% сӯрохиҳои хурдро дар сатҳи графит мӯҳр мекунад, эрозияи газро комилан ҷудо мекунад ва муҳити технологии хеле тозаро бо рехтани зарраҳо эҷод мекунад.

Устуворӣ дар ВАО-и хашмгин ва коҳиши арзиши умумии моликият (TCO)

Дар муҳитҳои реаксия, ки газҳои хеле фаъол ба монанди HCl ва NH2-ро дар бар мегиранд.₃, Рӯйпӯшҳои CVD SiC инертии аълои кимиёвӣ нишон медиҳанд. Он на танҳо субстрати графитро аз зангзанӣ муҳофизат мекунад, балки давраи ивазкунии унсурҳои гармидиҳиро низ дароз мекунад (одатан мӯҳлати хизматро беш аз 200% зиёд мекунад). Ин арзиши умумии моликияти корхонаи нимноқилҳо (TCO) ва арзиши амортизатсияшудаи як пластинаро ба таври назаррас коҳиш медиҳад.

Омӯзиши мавридӣ: Ҳалли якрангии гармӣ ва олудашавии зарраҳо дар эпитаксияи SiC

Нуқтаҳои дарди муштариён:Истеҳсолкунандаи машҳури эпитаксии нимноқилҳои насли сеюм дар Олмон ҳангоми афзоиши эпитаксиалии SiC 6 дюймӣ (ҳарорати раванд 1650°C, H ...) бо ду монеаи ҷиддӣ рӯбарӯ шуд.₂+ Атмосфераи TCS): Аввалан, инҳирофи ғафсии қабати эпитаксиалӣ дар канорҳои вафл то ±3.8% расид, ки боиси вайрон шудани дастгоҳи канор гардид. Дуюм, гармкунаки графити аслии OEM пас аз танҳо 120 соати истифода кандакорӣ ва пошидани шадиди гидрогенро дар сатҳи рӯизаминӣ нишон дод, ки боиси афзоиши афтиши зарраҳо дар камераи реаксия гардид - ки ба ҳисоби миёна аз остонаҳои зичии нуқсони сифат 3 маротиба зиёдтар буд.

Ташхиси энергетикии VET ва ҳалли фармоишӣ

Пас аз пайвастшавӣ, гурӯҳи муҳандисии VET Energy симулятсияҳои пайвастшудаи электротермикӣ ва ҷараёни моеъро дар гармкунаки аслии OEM анҷом дод. Ташхис ҷуброни нокифояи қувваи гармидиҳӣ дар канорҳо ва тарқишҳои микросӯрохиҳо/шиддати гармиро дар рӯйпӯши SiC рӯизаминӣ нишон дод (ғафсии рӯйпӯш танҳо 60 мкм бо часпакии суст буд). Дар посух, VET Energy як роҳи ҳалли муҳандисии мақсаднокро пешниҳод кард:

• Беҳсозии сохтории майдони гармӣ:Тарҳи назорати муқовимати мустақили 3-минтақавӣ татбиқ карда шуд, ки буриши геометрии гармидиҳиро 8% минтақаҳои парокандагии наздики канорӣ кам кард, то зичии маҳаллии барқро афзоиш диҳад.
• Навсозии субстрати баландсифат:Графити изостатикии изотропии зичии баланд бо миқдори хокистар <2 ppm интихобшуда, ки коэффитсиенти васеъшавии гармӣ (CTE)-ро бо пӯшиши SiC дақиқ мувофиқат мекунад (CTE >98%).
• Такмили раванди CVD SiC:Аз раванди такмилёфтаи ҷойгиркунии CVD истифода бурда шуд, ки ғафсии рӯйпӯши SiC-и рӯизаминиро то 150 ± 10 мкм бо сохтори донаҳои зич ва бе сӯрох, ки қодир ба муқовимат ба 1700°CH мебошад, зиёд кард.₂шустушӯй.

Натиҷаҳои амалӣ ва арзиши муштариён

Пас аз 30 рӯзи пай дар пайи санҷиши хатти истеҳсолӣ, муштарӣ беҳбудиҳои назарраси фаъолиятро гузориш дод: якрангии ғафсии эпитаксиалии пурраи вафл (аз ҷумла хориҷ кардани канори 3 мм) аз ... ба таври назаррас беҳтар шуд.±3.8% то ±0.8%гармкунак пайваста кор мекард;зиёда аз 400 соатбе ягон кафидан ё пошидани сатҳ; камбудиҳои зарраҳои камеравии якдафъаина (>0.5μm) буданд85% кам карда шудаастИн мустақиман боиси афзоиши 12% ҳосили чипи асосӣ барои як пластина ва коҳиши хароҷоти солонаи нигоҳдории таҷҳизот тақрибан гардид.€85,000.

Саволҳои зуд-зуд додашаванда