Решавање жућења ивица СиЦ премаза за повећање приноса ЦВД са 50% на 90%

Током процеса епитаксијалног раста сложених полупроводника и полупроводника треће генерације, графитни пријемници високе чистоће и графитни делови унутар МОЦВД опреме морају да издрже високе температуре и озбиљну хемијску корозију, ослањајући се у великој мери на густе ЦВД превлаке од силицијум карбида (СиЦ) за заштиту. Решавајући изазов купаца пожутења ивица премаза од силицијум карбида и смањене адхезије унутар високотемпературних реакционих комора, ВеТек Семицондуцтор је у потпуности елиминисао дефекте на ивицама кроз реконструкцију кинетике таложења и контролу параметара процеса, повећавајући принос готовог производа са 50% на 90%, значајно смањујући време застоја опреме за купца и трошкове замене компоненти.

1. Снимак кључних података и поређење перформанси

 Слика 1: МОЦВД графитни пријемник обложен силицијум карбидом

Током епитаксијалног раста сложених полупроводника и полупроводника треће генерације, квалитет ЦВД превлаке од силицијум карбида на графитним сусцепторима и компонентама термичког поља директно одређује квалитет плочице и трошкове производње. Испод је поређење кључних метрика пре и после оптимизације процеса од стране ВеТек Семицондуцтор:

2. Позадина корисника и сценарији МОЦВД епитаксијалне примене

Слика 2: Радна сцена графитног сусцептора и посуде за плочице унутар МОЦВД реакционе коморе

Партнер у овом пројекту је предузеће за производњу полупроводника и сложених епитаксијалних чипова треће генерације, дуго посвећено истраживању, развоју и масовној производњи епитаксијалних плочица високих перформанси од галијум нитрида (ГаН) и силицијум карбида (СиЦ). У производној линији МОЦВД (Метал-Органиц Цхемицал Вапор Депоситион), графитни пријемници и сродне компоненте обложене силицијум-карбидом термичког поља су потрошни материјали који директно носе плочице и раде на високим температурама које прелазе 1000°Ц, као и при јако корозивним токовима гаса.

Због изузетно оштрог окружења унутар МОЦВД реакционе коморе, квалитет превлаке од силицијум карбида на површини графитне компоненте директно диктира уједначеност топлотне проводљивости, контролу контаминације честицама и радни век пријемника. Како се величине епитаксијалне плочице повећавају на 8 инча, купац је наметнуо изузетно високе захтеве спецификације за непропусност интерфејса, отпорност на топлотни удар и морфологију површине премаза.

3. Детаљна анализа узрока жућења ивица и уских грла ЦВД превлаке од силицијум карбида

 Пре него што је ангажовао ВеТек Семицондуцтор тим за оптимизацију процеса, купац је наишао на озбиљна уска грла у квалитету у својој линији за производњу ЦВД премаза од силицијум карбида у сопственој или спољној компанији:

· Аномалија жућења ивица премаза:Након таложења у ЦВД реакционој пећи, видљиве светло жуте или шарене разлике у боји често су се појављивале у областима ивица компоненти обложених силицијум карбидом, не прођу строгу фабричку инспекцију квалитета полупроводника.

· Микроскопски дефекти напрезања на интерфејсу везивања:У оквиру првобитног процеса високе стопе таложења (~25 μм/х), значајан унутрашњи термички стрес се акумулирао између премаза и графитне подлоге, као и на микроскопским интерфејсима између различитих фаза таложења, због пребрзе брзине кристализације хемијског таложења паре.

· Екстремно низак производни принос и притисак трошкова:Ограничен због опасности од жућења и љуштења ивица, свеобухватни принос производа за премазивање дуго је лебдео на ниских 50%, што је довело до упорно високих трошкова производње и потешкоћа у гарантовању стабилних распореда снабдевања за низводне кориснике МОЦВД епитаксије.

4. Како решити љуштење премаза од силицијум карбида и дефекте под стресом

Слика 3: ВеТек Семицондуцтор Адванцед ЦВД СиЦ Цоатинг Процесс & Тецхнологи Дијаграм тока

Да би се позабавио горе поменутим болним тачкама процеса, технички тим ВеТек Семицондуцтор-а је спровео детаљну анализу дистрибуције поља протока, дистрибуције температурног поља и кинетике термичке разградње реакционог гаса (прекурсор СиЦ) унутар ЦВД реакционе коморе, формулишући план систематске трансформације процеса.

Промена суштинског процеса: степенаста контрола брзине таложења
Оригинални процес је користио високу стопу таложења од 25 μм/х током читавог циклуса таложења, узрокујући претерано интензиван раст кристалног језгра, фазну сегрегацију микро-нечистоће која одступа од стехиометрије и концентрацију напона на морфолошким ивицама. ВеТек тим је прецизно смањио стопу таложења током почетне фазе таложења на 12 μм/х. Успоравајући брзину нуклеације, језгра кристала силицијум-карбида су имала довољно времена да се уредно распореде унутар графитних микропора и површине, постижући чврсту везу на атомском нивоу између 'превлаке и графитне подлоге', као и 'између различитих слојева таложења'.

Фино подешавање ЦВД поља протока у комори и термичког поља
Однос улазног протока гасова прекурсора (као што су МТС и Х₂) и углови вођења протока гаса су подешени, оптимизујући дебљину граничног слоја у ивичним регионима. Ово је обезбедило да стехиометријски однос силицијума и атома угљеника на ивицама сложених геометријских компоненти остане стриктно 1:1, елиминишући варијације боје и жутило узроковано локализованим обогаћивањем силицијум/угљеник.

5. Пракса и достигнућа побољшања приноса премаза МОЦВД графитног сусцептора високе чистоће

Слика 4: ЦВД графитни суцептор високе чистоће обложен силицијум карбидом са уједначеном бојом површине и без дефеката

Имплементацијом горе наведених промена ЦВД процеса, ВеТек Семицондуцтор је помогао купцу да постигне изузетно значајне економске користи и побољшања квалитета:

· Драматични пораст приноса:Стопа квалификације готовог производа код производа обложених силицијум-карбидом порасла је са 50% на 90%, чиме су у потпуности решени проблеми отпада узроковани жутим ивицама.

· Повећана густина везивања интерфејса:Након смањења почетне брзине таложења на 12 μм/х, термички стрес љуштења између премаза и графитне подлоге се смањио за преко 40%, а век термичког циклуса се повећао за 1,5 пута.

· Скраћено време испоруке:Због значајног пада стопе прераде и отпада, свеобухватни производни циклус компоненти је скраћен за 35%, а свеобухватни трошак јединице смањен је за 30%, снажно гарантујући потребе за континуираним проширењем капацитета за низводне МОЦВД производне линије епитаксије.

6. Често постављана питања (ФАК)

Слика 5: ВеТек Семицондуцтор Хигх-Стандард радионица и производна база

П: Коју значајну штету наноси жућење ивица премаза од силицијум карбида у процесима епитаксије МОЦВД низводно?

О: Жутило на ивицама обично означава микроскопске дефекте решетке, стехиометријска одступања (као што је локализовано обогаћивање слободним силицијумом или слободним угљеником) или заостали унутрашњи напон у превлаци од силицијум карбида тог региона. Под високом температуром (1000°Ц+) и јако корозивним гасним окружењем (нпр. НХ3, ХЦл) током епитаксијалног раста, пожутела подручја су подложнија љуштењу премаза, ширењу микро-пукотина или ослобађању нечистоће у гасу. Ово директно контаминира епитаксијалне плочице, повећава густину дефекта у епитаксијалном слоју, ау тешким случајевима оштећује сам графитни пријемник.

П: Да ли смањење почетне брзине таложења (са 25 μм/х на 12 μм/х) значајно повећава трошкове производње?

О: Иако смањење почетне стопе таложења мало продужава трајање прве фазе, примењујемо само нежну брзину од 12 μм/х током почетне фазе раста интерфејса (првих неколико микрометара). Када се успостави чврсто повезивање интерфејса, наставља се стандардно високо ефикасно таложење. Што је још важније, скок приноса са 50% на 90% смањује стопу отпада и отпад сировина, што далеко надмашује мање повећање радних сати, што на крају смањује укупне трошкове производње за приближно 30%.

П: Може ли ВеТек Семицондуцтор да пружи услуге премазивања силицијум карбидом за прилагођене графитне компоненте?

О: Да. ВеТек подржава услуге прилагођавања целог ланца од прецизне машинске обраде графитних супстрата високе чистоће (као што су микропоре, сложени канали протока, прилагођени сусцептори) до ЦВД премаза од силицијум карбида и ЦВД тантал карбида (ТаЦ) премаза. Такође можемо прилагодити процесе таложења према специфичној расподели топлотног поља реакционих пећи купаца.

7. Резиме и услуге техничке подршке

Мања прилагођавања процеса у полупроводничким материјалима и компонентама често диктирају принос и успех производње чипова. Са дубоком техничком експертизом у ЦВД премазима од силицијум карбида, деловима од графита високе чистоће и термичким пољима треће генерације, ВеТек Семицондуцтор је успешно решио индустријски изазов пожутења ивица премаза, помажући купцима да остваре 90% ултра висок принос и супериорну дуговечност компоненти.

Ако се такође суочавате са изазовима са љуштењем премаза МОЦВД графитних компоненти, жутим ивицама, пуцањем термичког шока или машинском обрадом компоненти по мери, добродошли да истражите нашеЦВД страна са детаљима о графитном суцептору обложеном силицијум карбидом иУслуге прилагођавања делова полупроводничког графита високе чистоће, или контактирајте стручни технички тим у ВеТек Семицондуцтор-у. Пружићемо вам бесплатну дијагностику процеса и услуге тестирања узорака!

Слика 6: Панорамски поглед на ВеТек Семицондуцтор Р&Д анд Мануфацтуринг Парк