Ýarymgeçirijili epitaksiýa üçin ýokary arassa grafit gyzdyryjy çözgütleri

MOCVD (Metal-Organiki Himiki Bug Çökdürme) we SiC epitaksial ösüşi ýaly ýokary temperaturaly ýarymgeçiriji proseslerde termal meýdanyň gözegçiligi plýonka çökdürme galyňlygynyň deňligini, lehim konsentrasiýasyny we plastinalaryň ahyrky çykarylyşyny gönüden-göni kesgitleýär. Esasy termal meýdan komponenti hökmünde,Ýokary arassa grafit gyzdyryjysyýokary derejede aşynýan gaz gurşawlarynda 1600°C-den ýokary ekstremal temperatura şertlerinde durnukly we üznüksiz işlemelidir. Müşderileriň ulanyşy boýunça hakyky mysallary önümiň möhüm bilimleri bilen utgaşdyryp, bu makala ýarymgeçiriji plastinka öndürmekde ýokary arassa grafit gyzdyryjylaryň tehniki artykmaçlyklarynyň, gurluş dizaýnynyň we möhüm rolynyň çuňňur seljermesini hödürleýär.

Näme üçin MOCVD ulgamlary üçin ýokary arassalykly grafit gyzdyryjysyny saýlamaly?

MOCVD we GaN/SiC epitaksiýasy ýaly möhüm proseslerde, hatda temperaturanyň kiçi üýtgemeleri (>2°C) hem epitaksial gatlakda tolkun uzynlygynyň üýtgemegine ýa-da kristal kemçiliklerine sebäp bolup biler. Ýokary ýylylyk geçirijiligini (100–150 W/m·K) we örän pes ýylylyk giňelme koeffisiýentini (CTE) ulanyp, ýokary arassa grafit materiallary tutuş susseptor we plastinka ýüzünde ýylylygy deň derejede we çalt geçirýär.

Temperatura meýdanynyň birmeňzeşligi we köp zonaly dolandyryş

Epitaksiýa kamerasynyň gyralarynda termal radiasiýa ýitgileriniň öňüni almak üçin, ýokary arassa grafit gyzdyryjylary, adatça, köp zonaly garaşsyz temperatura gözegçilik dizaýnyny öz içine alýar. Takyk garşylyk zolaklaşdyryş sazlamalary arkaly inženerler zynjyryň kese-kesiş meýdanlaryny we elektrik garşylygyny kameranyň akym meýdanynyň termal ýitgi häsiýetlerine laýyklykda sazlaýarlar. Bu bolsa, plastinka ösüş meýdanynda temperatura meýdanynyň üýtgemesini ±1°C aralygynda saklaýar we diskdäki ähli plastinkalarda elektrik yzygiderliligini kepillendirýär.

Külüň düzüminiň gözegçiligi we örän arassa daşky gurşawyň kepilligi

Ýarymgeçiriji epitaksiýa prosesleri metal garyndylaryna örän duýgurdyr. Standart senagat grafiti demir (Fe), nikel (Ni) we mis (Cu) ýaly mikroelementleri öz içine alýar, olar ýokary temperaturada epitaksial gatlaga aňsatlyk bilen uçup, ýaýraýar, enjamyň döwülme naprýaženiýesini we daşaýjylaryň hereketliligini peseldýär. Ýokary arassa grafit gyzdyryjylary ýokary temperaturada hlorlamak arkaly arassalamak proseslerinden geçýärler, umumy kül mukdaryny 5 ppm-den aşak (ýokary derejeli ýarymgeçirijiler üçin bolsa 2 ppm-den aşak) azaldýar we epitaksial plastinalaryň çeşmede termal meýdan garyndylaryndan özara hapalanmagynyň öňüni alýar.

Ýarymgeçirijili plitalary gaýtadan işlemekde ösen grafit gyzdyryjy elementler

Ýarymgeçirijili gyzdyryjy elementler otagyň temperaturasyndan müňlerçe gradus Selsiý derejesine çenli ýygy-ýygydan çalt gyzdyrma we sowadyş sikllerini başdan geçirýärler. Ýokary temperaturada gaýtadan kristallaşmaga, döwülmäge ýa-da çökmäge meýilli bolan metal gyzdyryjy simlerden (wolfram ýa-da molibden ýaly) tapawutlylykda, grafit özboluşly fiziki häsiýete eýedir: berklik temperatura bilen artýar.

Ýokary temperaturadaky mehaniki berklik we gurluş ýadawlygyna garşylyk

Grafit materiallarynyň dartgynlylyk we egilme berkligi temperatura ýokarlananda artýar we 2000°C we 2500°C aralygynda iň ýokary derejä ýetýär. Bu häsiýet grafit gyzdyryjylarynyň güýçli termal şöhlelenme we ýokary temperatura işlerinde mehaniki çökmelere ýa-da gurluş döwülmelerine sezewar bolmazlygyny üpjün edýär. Netijede, elektrik garşylygynyň durnuklylygy uzak iş sikllerinde saklanyp galýar we meýilleşdirilmedik tehniki hyzmatyň togtadylmagyny ep-esli azaldýar.

Takyk 3D işläp taýýarlamak we çylşyrymly zynjyrlaryň düzülişi

Häzirki zaman ýarymgeçiriji reaktorlary örän ykjam giňişlik gurluşlaryny talap edýär. Ýokary arassa grafit ajaýyp işleniş ukybyna eýedir we ýokary takyklykly 5 okly CNC işleme arkaly üç fazaly dişli gurluşlar, serpantin gatlakly ýollar we iki spirally gatly zynjyrlar ýaly çylşyrymly zynjyr nusgalaryna gaýtadan işlenip bilner. Bu ýokary takyklykly geometrik konfigurasiýalar çäkli giňişlikde gyzdyryş ýüzüniň meýdanyny iň ýokary derejä çykarýar we pes induktiwlik täsirleri bilen ýokary kuwwatlylyk dykyzlygynyň çykyşyny gazanýar.

SiC bilen örtülen grafit gyzdyryjylarynyň esasy öndürijilik artykmaçlyklary

Ýokary temperaturaly wodorod reduksiýa atmosferalary ýa-da hlor/ftor saklaýan aşyndyryjy gazlar ýaly has agyr proses gurşawlaryna çydamak üçin ýokary arassa grafit substratynyň ýüzüne dykyz kremniý karbid gatlagyny (CVD SiC örtügi) goýmak senagat standart çözgüdine öwrüldi.

Wodorod aşındyrma garşylygy we nol bölejik dökülmesi

SiC we kremniý epitaksiýasy wagtynda H-iň ýokary konsentrasiýalary₂Gaz bilen örtülmedik grafiti ýokary temperaturada gaz bilen güýçli aşyndyrýar (wodorod aşyndyrmasy metan gazyny emele getirýär), bu bolsa grafit ýüzüni boş edýär, gabyklanmaga meýilli edýär we bölejikleriň hapalanmagyna sebäp bolýar. Dykyz CVD SiC örtügi grafit ýüzündäki mikro gözenekleri 100% ýapýar, gaz eroziýasyny doly izolýasiýa edýär we bölejikleriň dökülmezligi bilen örän arassa iş gurşawyny döredýär.

Agressiw mediada çydamlylyk we eýeçilik çykdajylarynyň (TCO) azaldylmagy

HCl we NH2 ýaly ýokary işjeň gazlary öz içine alýan reaksiýa gurşawlarynda₃, CVD SiC örtükleri ýokary himiki inertligi görkezýär. Ol diňe bir grafit substratyny korroziýadan goraman, eýsem gyzdyryjy elementleriň çalşyryş siklini hem uzaldýar (adatça hyzmat möhletini 200% -den gowrak artdyrýar). Bu bolsa ýarymgeçiriji fabrikasynyň umumy eýeçilik çykdajylaryny (TCO) we plastinka üçin amortizasiýa edilen çykdajylary ep-esli azaldýar.

Mysaly öwrenmek: SiC epitaksiýasynda termal deňlik we bölejikleriň hapalanmagyny çözmek

Müşderileriň kynçylyklary:Germaniýadaky meşhur 3-nji nesil ýarymgeçiriji epitaksiýa öndürijisi 6 dýuýmlyk SiC epitaksiýa ösüşinde iki möhüm päsgelçilik bilen ýüzbe-ýüz boldy (işleýiş temperaturasy 1650°C, H₂+ TCS atmosferasy): Birinjiden, wafer gyralarynda epitaksial gatlagyň galyňlygynyň üýtgemegi ±3,8% -e çenli ýetdi we gyra enjamlarynyň näsazlygyna sebäp boldy. Ikinjiden, asyl OEM grafit gyzdyryjysy bary-ýogy 120 sagat ulanylandan soň, ýerüsti wodorodyň güýçli aşynmagyny we dökülmegini görkezdi, bu bolsa reaksiýa kamerasynda bölejikleriň düşmeginiň köpelmegine getirdi - hil kemçiliginiň dykyzlyk çäklerini ortaça 3 esse ýokary galdyrdy.

VET energiýa diagnozlary we ýörite çözgüt

Işe goşulyşandan soň, VET Energy inženerçilik topary asyl OEM gyzdyryjysynda elektro-termiki we suwuklyk-akym birikdirilen simulýasiýalaryny geçirdi. Diagnoz gyralarda ýeterlik derejede gyzdyryjy güýjüň kompensasiýasynyň ýokdugyny we ýüzdäki SiC örtüginde mikro-gözenekleriň/termiki stres ýaryklarynyň bardygyny ýüze çykardy (örtügiň galyňlygy diňe 60μm bolup, gowşak ýelmeşýärdi). Muňa jogap hökmünde VET Energy maksatly inženerçilik çözgüdini hödürledi:

• Termal Meýdançanyň Gurluşynyň Optimizasiýasy:Ýerli energiýa dykyzlygyny ýokarlandyrmak üçin geometrik gyzdyryş kesişigini 8% kiçeltmek bilen 3 zonaly garaşsyz garşylyk dolandyryş dizaýnyny ornaşdyrdy.
• Ýokary arassalykly substratyň täzelenmegi:Kül mukdary <2 ppm bolan, termal giňelme koeffisiýentine (CTE) SiC örtügi bilen takyk gabat gelýän (CTE >98%) ýokary dykyzlykly izotrop izostatik grafit saýlanyldy.
• CVD SiC prosesiniň täzelenmegi:Giňeldilen CVD çökündi prosesi ulanyldy, 1700°CH-e garşy durup bilýän dykyz, gözeneksiz däne gurluşy bilen ýüz SiC örtüginiň galyňlygyny 150 ± 10 μm-e çenli artdyryldy.₂ýuwulmak.

Ýerine ýetiriş netijeleri we müşderi bahasy

Önümçilik liniýasynyň yzygiderli 30 günlük barlagyndan soň, müşderi ajaýyp öndürijilik gowulaşmalaryny habar berdi: doly wafer epitaksial galyňlygynyň birmeňzeşligi (3 mm gyrasyny aýyrmak bilen) şundan ep-esli gowulaşdy.±3.8% -den ±0.8% -e çenligyzdyryjy üznüksiz işledi;400 sagatdan gowrakörtük çatlamasy ýa-da ýüzüniň ýarylmagy bolmazdan; bir gezeklik kamera bölejikleriniň kemçilikleri (>0.5μm)85% azaldyBu bolsa, her bir plastinka üçin esasy çipleriň hasyllylygyny gönüden-göni 12% artdyrdy we enjamlaryň ýyllyk tehniki hyzmat çykdajylaryny takmynan azalddy.€85,000.

Köp soralýan soraglar