Tại sao lớp phủ CVD SiC lại cần thiết cho các chất nhạy cảm với than chì MOCVD?

Trong sản xuất chip LED, epit Wax MOCVD đóng vai trò là quy trình cốt lõi quyết định hiệu suất phát sáng. Trong quá trình sản xuất, các chất nhạy cảm than chì mang chất nền sapphire hoặc silicon hoạt động theo các chu kỳ nhiệt lặp đi lặp lại ở nhiệt độ gần 1.000°C trong môi trường ăn mòn. Theo đó, hiệu suất của chất nhạy cảm than chì ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất epit Wax, tính đồng nhất của epitaxy và năng suất cuối cùng của thiết bị hoàn thiện. Việc phủ một lớp phủ CVD SiC lên các chất nhạy cảm với than chì đã trở thành giải pháp chủ đạo của ngành. Bài viết này giải thích ngắn gọn lý do đằng sau thiết kế này.

Điều gì xảy ra khi sử dụng chất nhạy cảm với than chì không tráng phủ?

Than chìlà vật liệu tuyệt vời để hỗ trợ nhiệt độ cao, tuy nhiên nó có ba nhược điểm cố hữu sẽ trở nên trầm trọng hơn bên trong buồng MOCVD:

1. Ăn mòn hóa học ở nhiệt độ cao

Các quy trình MOCVD đưa vào các tiền chất amoniac, hydro và kim loại hữu cơ. Khi than chì tiếp xúc với các khí này ở nhiệt độ gần 1.000°C, hydrocacbon và thậm chí cả hydro xyanua đều được tạo ra. Điều này gây ra sự ăn mòn liên tục bề mặt than chì với độ lệch kích thước dần dần và các sản phẩm phụ của phản ứng làm ô nhiễm lớp epitaxy.

2. Tạp chất thoát ra từ cấu trúc xốp

Vì than chì có cấu trúc xốp vốn có nên các tạp chất kim loại còn sót lại, độ ẩm bị hấp phụ và oxy từ quá trình sản xuất sẽ dần dần được giải phóng trong các chu kỳ gia nhiệt lặp đi lặp lại. Mỗi lần giải phóng sẽ gây ra sự dao động về nồng độ tạp chất nền của lớp epitaxy, điều này sẽ tạo ra các điểm khiếm khuyết không giải thích được có thể nhìn thấy trên đường cong năng suất.

3. Tạo bột và biến dạng dưới chu trình nhiệt

Các chất nhạy cảm MOCVD trải qua nhiều chu kỳ làm nóng và làm mát hàng ngày. Than chì trần bị giảm lực liên kết giữa các hạt bề mặt khi bị sốc nhiệt lặp đi lặp lại, dẫn đến bột bị bong ra. Các hạt carbon rơi vào tấm wafer epiticular dẫn đến ô nhiễm hạt gây tử vong.

Nói tóm lại, chất nhạy cảm với than chì không tráng phủ hoạt động như những "quả bom tạp chất" khó lường, liên tục giải phóng các chất gây ô nhiễm bên trong buồng MOCVD.

Lớp phủ CVD SiC mang lại những ưu điểm gì?

Khi các quy trình sản xuất chất bán dẫn tiến tới các nút nanomet và thậm chí ở quy mô nguyên tử, các chất gây ô nhiễm bề mặt bao gồm các chất ô nhiễm dạng hạt và tạp chất ion kim loại sẽ làm suy giảm hoặc thậm chí khiến các thiết bị bán dẫn cuối cùng hoàn toàn không hoạt động. Điều này đặt ra các yêu cầu về hiệu suất chặt chẽ hơn nhiều đối với các chất nhạy cảm với than chì được sử dụng trong quy trình epiticular. Dựa vào công nghệ lắng đọng hơi hóa học tiên tiến, lớp phủ SiC dày đặc đồng đều được lắng đọng trên các chất nhạy cảm với than chì. Lớp phủ này hoạt động như một lớp áo giáp gốm bảo vệ chắc chắn và mang lại những ưu điểm chính sau:

1. Bảo vệ vật lý đáng tin cậy

Lớp phủ SiC cách ly hoàn toàn nền than chì khỏi môi trường xử lý, ngăn không cho amoniac và hydro tiếp xúc với than chì nền và ngăn chặn quá trình ăn mòn hóa học. Trong khi đó, các tạp chất bị mắc kẹt bên trong nền than chì sẽ bị bịt kín bên dưới lớp phủ và không thể thấm vào buồng.

2. Độ sạch cực cao

Lớp phủ CVD SiC có độ tinh khiết đạt được độ tinh khiết ở mức ppb (cấp 9N, trên 99,999995%), vượt trội hơn hẳn hầu hết các vật liệu than chì. Điều này có nghĩa là sự ô nhiễm của wafer bởiChất nhạy cảm than chì được phủ CVD SiCbề mặt giảm xuống mức gần như không đáng kể.

3. Khả năng chống sốc nhiệt vượt trội

Các chất nhạy cảm với MOCVD có xu hướng bị tổn thương do biến động nhiệt độ nhanh. Thông qua việc điều chỉnh quá trình,CVD SiCLớp phủ có thể liên kết chắc chắn với đế than chì và thích ứng với hệ số giãn nở nhiệt của than chì, giúp giảm hiệu quả nguy cơ nứt do thay đổi nhiệt độ quá cao.

4. Khả năng chống oxy hóa đáng chú ý

Trong môi trường chứa oxy dưới 1600°C, một màng SiO₂ bảo vệ siêu mỏng phát triển một cách tự nhiên trên bề mặt lớp phủ của chất nhạy cảm than chì được phủ CVD SiC. Lớp phủ SiC CVD này có thể ngăn chặn quá trình oxy hóa tiếp theo để ăn mòn các chất nhạy cảm với than chì bên trong, hoạt động như giải pháp cuối cùng ngay cả trong những trường hợp nghiêm trọng như lượng không khí nạp vào ngoài dự kiến ​​trong quá trình này.