Разрешаване на пожълтяването на ръбовете на SiC покритието за повишаване на CVD добива от 50% на 90%

По време на процеса на епитаксиален растеж на съставни полупроводници и полупроводници от трето поколение, високочистите графитни токоприемници и графитните части в оборудването MOCVD трябва да издържат на високи температури и тежка химическа корозия, разчитайки в голяма степен на плътни CVD покрития от силициев карбид (SiC) за защита. Обръщайки се към предизвикателството на клиента с пожълтяването на ръбовете на покритието от силициев карбид и намалената адхезия във високотемпературните реакционни камери, VeTek Semiconductor напълно елиминира дефектите по ръбовете чрез реконструкция на кинетиката на отлагането и контрол на параметрите на процеса, повишавайки добива на крайния продукт от 50% до 90%, значително намалявайки времето за престой на клиентското оборудване и разходите за подмяна на компоненти.

1. Моментна снимка на ключови данни и сравнение на ефективността

 Фигура 1: Графитен токоприемник MOCVD с покритие от силициев карбид

По време на епитаксиалния растеж на съставни полупроводници и полупроводници от трето поколение, качеството на CVD покритието от силициев карбид върху графитни фиксатори и компоненти на топлинно поле директно определя качеството на пластините и производствените разходи. По-долу е сравнението на ключовите показатели преди и след оптимизацията на процеса от VeTek Semiconductor:

2. История на клиента и сценарии за епитаксиално приложение на MOCVD

Фигура 2: Работна сцена на графитен сензор и вафлена тава в MOCVD реакционна камера

Партньорът в този проект е предприятие за производство на полупроводници и комбинирани епитаксиални чипове от трето поколение, отдавна посветено на изследването, разработването и масовото производство на високопроизводителни епитаксиални пластини от галиев нитрид (GaN) и силициев карбид (SiC). В производствената линия MOCVD (металоорганично химическо отлагане на пари) графитните фиксатори и свързаните компоненти с покритие от силициев карбид с термично поле са основни консумативи, които директно пренасят пластини и работят при високи температури, надвишаващи 1000°C, както и силно корозивни газови потоци.

Поради изключително суровата среда вътре в реакционната камера MOCVD, качеството на покритието от силициев карбид върху повърхността на графитния компонент директно диктува еднородността на топлопроводимостта, контрола на замърсяването с частици и експлоатационния живот на сензора. Тъй като размерите на епитаксиалните пластини се увеличават до 8 инча, клиентът налага изключително високи изисквания към спецификациите за плътност на интерфейса, устойчивост на термичен удар и повърхностна морфология на покритието.

3. Задълбочен анализ на причините за пожълтяване на ръба на покритието от силициев карбид CVD и тесните места

 Преди да наеме екипа за оптимизация на процесите на VeTek Semiconductor, клиентът се сблъска със сериозни проблеми с качеството в тяхната вътрешна или възложена на външни изпълнители линия за производство на CVD силициево-карбидно покритие:

· Аномалия на пожълтяване на ръба на покритието:След отлагане в CVD реакционната пещ често се появяват видими светложълти или петнисти цветови разлики в зоните на ръба на компонентите, покрити със силициев карбид, като не успяват да преминат строга фабрична инспекция за качество на полупроводници.

· Микроскопични дефекти на напрежението в интерфейса на свързване:При първоначалния процес с висока скорост на отлагане (~25 μm/h), значителен вътрешен термичен стрес, натрупан между покритието и графитния субстрат, както и при микроскопични интерфейси между различните етапи на отлагане, поради прекалено бързата скорост на кристализация с химическо отлагане на пари.

· Изключително нисък производствен добив и натиск върху разходите:Ограничен от опасностите от пожълтяване на ръбовете и отлепване, всеобхватният добив на продуктите за покритие се движеше на ниските 50% за дълго време, което доведе до постоянно високи производствени разходи и трудност при гарантиране на стабилни графици за доставки за клиентите на MOCVD епитаксия надолу по веригата.

4. Как да разрешите отлепване на покритието от силициев карбид и дефекти от напрежение

Фигура 3: Блок-схема на процеса и технологията на VeTek Semiconductor Advanced CVD SiC покритие

За да се справи с гореспоменатите проблемни точки на процеса, техническият екип на VeTek Semiconductor проведе задълбочен анализ на разпределението на полето на потока, разпределението на температурното поле и кинетиката на термичното разлагане на реакционния газ (SiC прекурсор) в CVD реакционната камера, формулирайки систематичен план за трансформация на процеса.

Промяна на основния процес: стъпаловидно управление на скоростта на отлагане
Оригиналният процес използва висока скорост на отлагане от 25 μm/h през целия цикъл на отлагане, причинявайки прекалено интензивен растеж на кристално ядро, сегрегация на фазата на микро-примеси, отклоняваща се от стехиометрията, и концентрация на напрежение в морфологичните ръбове. Екипът на VeTek прецизно намали скоростта на отлагане по време на началния етап на отлагане до 12 μm/h. Чрез забавяне на скоростта на нуклеация, кристалните ядра от силициев карбид имаха достатъчно време да се подредят подредено в графитните микропори и повърхност, постигайки плътно свързване на атомно ниво между „покритието и графитния субстрат“, както и „между различните слоеве на отлагане“.

Фина настройка на полето на потока на CVD камерата и термичното поле
Коефициентът на входния поток на прекурсорните газове (като MTS и H₂) и ъглите на насочване на газовия поток бяха коригирани, като се оптимизира дебелината на граничния слой в крайните области. Това гарантира, че стехиометричното съотношение на силиций към въглеродни атоми в краищата на сложни геометрични компоненти остава стриктно 1:1, елиминирайки цветовите вариации и пожълтяването, причинени от локализирано обогатяване на силиций/въглерод.

5. Практика и постижения на MOCVD подобрение на добива на графитно токоприемно покритие с висока чистота

Фигура 4: Висока чистота CVD графитен токосцептор с покритие от силициев карбид с равномерен цвят на повърхността и без дефекти

Чрез внедряването на горните промени в процеса на CVD, VeTek Semiconductor помогна на клиента да постигне забележително значителни икономически ползи и подобрения на качеството:

· Драматичен скок на доходността:Степента на квалификация на крайния продукт на продуктите с покритие от силициев карбид се повиши от 50% на 90%, като напълно разреши проблемите с бракуването, причинени от пожълтяването на ръбовете.

· Подобрена плътност на свързване на интерфейса:След намаляване на първоначалната скорост на отлагане до 12 μm/h, термичният стрес на отлепване между покритието и графитната основа намаля с над 40%, а животът на термичния цикъл се увеличи с 1,5 пъти.

· Съкратено време за доставка:Поради значителния спад в процентите на преработка и скрап, цялостният производствен цикъл на компонентите беше съкратен с 35%, а цялостната цена на единица беше намалена с 30%, което силно гарантира необходимостта от непрекъснато разширяване на капацитета за производствените линии за MOCVD епитаксия надолу по веригата.

6. Често задавани въпроси (FAQ)

Фигура 5: Работилница и производствена база на VeTek Semiconductor High-Standard

Въпрос: Какви съществени вреди причинява пожълтяването на ръба на покритието от силициев карбид на процесите на MOCVD епитаксия надолу по веригата?

О: Пожълтяването на ръбовете обикновено означава микроскопични дефекти на решетката, стехиометрични отклонения (като локализирано обогатяване на свободен силиций или свободен въглерод) или остатъчно вътрешно напрежение в покритието от силициев карбид на тази област. При висока температура (1000°C+) и силно корозивна газова среда (напр. NH3, HCl) по време на епитаксиален растеж, пожълтелите зони са по-податливи на отлепване на покритието, разпространение на микропукнатини или освобождаване на примесен газ. Това директно замърсява епитаксиалните пластини, увеличава плътността на дефектите в епитаксиалния слой и в тежки случаи уврежда самия графитен приемник.

Въпрос: Намаляването на началната скорост на отлагане (от 25 μm/h на 12 μm/h) увеличава ли значително производствените разходи?

О: Въпреки че намаляването на първоначалната скорост на отлагане леко увеличава продължителността на първия етап, ние прилагаме само леката скорост от 12 μm/h по време на фазата на първоначалния растеж на интерфейса (първите няколко микрометра). След като се установи плътно свързване на интерфейса, стандартното високоефективно отлагане се възобновява. По-важното е, че скокът на добива от 50% на 90% намалява процентите на скрап и отпадъците от суровини, което далеч надвишава незначителното увеличение на работните часове, като в крайна сметка намалява общите производствени разходи за единица с приблизително 30%.

Въпрос: Може ли VeTek Semiconductor да предостави услуги за покритие от силициев карбид за персонализирани графитни компоненти?

A: Да. VeTek поддържа цялостни услуги за персонализиране от прецизна обработка на графитни субстрати с висока чистота (като микропори, сложни канали за поток, персонализирано оформени фиксатори) до CVD покрития от силициев карбид и CVD покрития от танталов карбид (TaC). Можем също да коригираме процесите на отлагане според специфичното разпределение на термичното поле на реакционните пещи на клиента.

7. Резюме и услуги за инженерна поддръжка

Незначителните корекции на процеса в полупроводниковите материали и компоненти често диктуват успеха на добива и разходите при производството на чипове надолу по веригата. С дълбока техническа експертиза в CVD покрития от силициев карбид, графитни части с висока чистота и полупроводникови термични полета от трето поколение, VeTek Semiconductor успешно реши предизвикателството на индустрията с пожълтяването на ръбовете на покритието, помагайки на клиентите да постигнат 90% ултра-висок добив и превъзходна дълготрайност на компонентите.

Ако също сте изправени пред предизвикателства с отлепване на MOCVD графитно покритие на компоненти, пожълтяване на ръбовете, напукване при термичен шок или персонализирана механична обработка на компоненти, добре дошли да разгледате нашияСтраница с подробности за CVD графитен ток с покритие от силициев карбид иУслуги за персонализиране на полупроводникови графитни части с висока чистота, или се свържете с експертния технически екип на VeTek Semiconductor. Ние ще ви предоставим безплатна диагностика на процеса и услуги за тестване на проби!

Фигура 6: Панорамен изглед на VeTek Semiconductor R&D и производствен парк