Firwat héichreine Graphit entscheedend fir d'Kontroll vu SiC-Epitaxiedefekter ass

D'Qualitéit vum produzéierte Siliziumkarbid (SiC)-Wafer gëtt souguer vu subtile Verännerungen an der Wuessumgebung beaflosst. E Beräich, deen vill net berücksichtegen, ass de Graphit, deen de Reaktor auskleet. E hält dem Test vun der intensiver Hëtzt stand, déi am Reaktor fonnt gëtt, während en de Wafer während der Epitaxie ënnerstëtzt a positionéiert. Wann de Graphit onrein oder onregelméisseg strukturéiert ass, kënne kleng Stécker Material oder eng ongewollt Reaktioun während dem Wuessprozess ofgelagert ginn. Kleng Problemer op der Grafituewerfläch kënnen zu grousse Waferdefekter bléien, wat zu méi Aarbecht a méi niddrege Rendementer fir Chiphersteller féiert. Sou gëtt den Zoustand an d'Sauberkeet vum ... Grafit-Suszeptor ass e méi wichtegt Thema wéi déi meescht mengen.

Wéi beaflosst d'Reinheet vu Grafit Partikelproblemer an Epitaxiekammeren?

Partikelen sinn e wäitverbreeten Waferdefekt a SiC-Epitaxiekammeren a betreffen dacks Graphit am Prozess. D'Graphitdeeler leien an der waarmer Zon vum SiC-Reaktor, droen de Wafer a beaflossen d'thermesch Konturen. Mat der Notzung vu manner purem Graphit kënnen Spuerverunreinigungen, wéi metallesch Kontaminanten, Äschen oder Prozessreschter, mat der Zäit beim Wuesstum bei héijen Temperaturen lues a lues aus dem Graphit ausgasen. Déi ofgegasst Verunreinigungen sinn dacks net an der Kammer ze detektéieren, awer si landen schlussendlech op der Waferuewerfläch oder ginn Deel vun der Gasphas. Zum Beispill huet sech an enger Uwendung eng Fabréck fir e méi nidderegen Graphitqualitéit entscheet, aus Käschtespuermoossnamen erauszespueren. Och wann et ufanks keng Problemer bei kuerze Lafzäiten gouf, goufen no e puer Zyklen ... Sic Epitaxie , zoufälleg Lächer a rau Flecken goufen op der Waferuewerfläch observéiert. D'Quell vun dëse Defekter gouf op Mikropartikelen zréckgefouert, déi vum Graphithalter oder Susceptor ausgestraalt goufen. D'Partikelen géifen an d'Wuesstumskammer kommen an op eng ongewollt Manéier als Somen handelen. Eng ongläich Dicht vum Graphitdeel géif och zu Mikrorëssbildung op der Deeluewerfläch beim Erhëtzen bäidroen, wat zu der Ofginn vu feine Partikelen an der Kammer mat der Zäit féiert, och wann den Deel propper ausgesäit. Dofir ass d'Iwwerwaachung vun der Quell vum Graphit a senger Geschicht eng Routineaufgab a Fabriken, fir partikelbedingte Defekter ze vermeiden. E Graphit mat héijer Rengheet a kontrolléierter Äschequantitéit ass am Allgemengen wënschenswäert, besonnesch fir laangfristeg Produktiounen. Eng Zuel vun den thermesche Zyklen vun Deeler gëtt och iwwerwaacht, well Materialien och no gudden initialen Veraarbechtungen Partikelen ofginn. Och d'Ënnerhaltsmethod fir Graphitdeeler beaflosst Defekter. Zum Beispill géifen aggressiv Botzprozeduren d'Graphituewerfläch beschiedegen a Mikrorëss verursaachen. Déi bevorzugt Method ass e mëllen, kontrolléierte Botzprozess mat minimaler kierperlecher Interaktioun mat de Graphitdeeler. Aus wirtschaftleche Grënn kéint et besser sinn, d'Deeler méi fréi wéi erwaart ze ersetzen, wéi sech mat engem Verloscht vun der Ausbeutung a spéidere Stadien ausenanerzesetzen. Kuerz gesot, dréit sech d'Kontroll vun der Partikelgeneratioun an engem typesche SiC-Epitaxieprozess ëm kleng Detailer iwwer d'Materialqualitéit an d'Handhabungspraktiken. D'Fro vun der Graphitqualitéit steet am Zentrum vun der Saach.

Materialufuerderunge fir High-End SiC epitaxial Deeler a Susceptoren

Fir SiC-Epitaxie sinn d'Deeler am Reaktor méi wéi nëmmen dozou bäizedroen, de Wafer ze "halen". Susceptoren, Graphitträger a Hotzone-Komponenten am Reaktor beaflossen direkt de Kristallwuesstum. Dofir si Materialien ganz usprochsvoll an e klenge Feeler manifestéiert sech schlussendlech als Defekt um Wafer. Eng héich thermesch Stabilitéit ass eng fundamental Viraussetzung. D'Deeler ginn op ganz héijen Temperaturen fir eng laang Zäit erhëtzt (heiansdo widderhuelend Heiz-/Ofkillzyklen). E Material, dat keng Stabilitéit bei dësen Temperaturen behält, wäert sech verzerren a kéint schlussendlech räissen. Liicht Ännerungen an der Geometrie kënnen de Gasfloss an d'Hëtztverdeelung däitlech änneren, wat zu engem net-uniforme Kristallwuesstum op der Waferuewerfläch féiert. Rengheet ass en anere kritesche Faktor. High-End SiC-Prozesser erfuerderen e ganz niddrege Metallgehalt an e ganz niddregen Äschenniveau a Graphitbaséierte Komponenten. Wärend dem Betrib wäerten d'Spuermetaller lues aus den Deeler erauslafen, d'Kontaminanten kënnen an d'Kammer diffundéieren an zu Partikelkontaminatioun oder lokalen Kristalldefekter féieren. A verschiddene Fabriken ass e zoufällege Stapelfehler op eng eenzeg Charge vu kontaminéierte Susceptor zréckgefouert ginn. D'Uewerflächenstruktur ass eng wichteg Viraussetzung. Eng glat an gläichméisseg Uewerfläch hëlleft de Verloscht vu Partikelen während dem Heiz-/Killzyklus ze reduzéieren. Eng net-uniform Uewerfläch oder Poren an der Uewerflächenstruktur wäert während dem Betrib kontinuéierlech ofbauen an doduerch eng stänneg Quell vu Partikelen an d'Kammer generéieren. D'Qualitéit vun der Beschichtung ass och eng aner wesentlech Viraussetzung. Vill High-End-Susceptoren benotzen SiC-Beschichtung als Schutzschicht. D'Beschichtung muss gutt um Basismaterial hale a muss engem laange Betrib standhalen. Schlecht Bindung an Delaminatioun wäerten de Basisgraphit direkt der haarder Reaktiounsëmfeld aussetzen. Mir gesinn dat dacks a realen Uwendungen: zum Beispill wäert eng Waferfabréck, déi fir laang Produktiounsbatchen leeft, feststellen, datt d'Defektquote no Honnerte vu Zyklen stänneg eropgeet. D'Inspektioun vum Susceptor wäert e liichte Verschleiung vun der Beschichtung an Erosioun vun de Kanten opdecken. D'Änneren oder den Ersatz vun der Komponent bréngt d'Defektquote op en akzeptabelt Niveau zréck. D'Wiel vun de richtege Materialien geet net nëmmen ëm déi initial Leeschtung vun de Komponenten, mee ëm d'Stabilitéit vum Material a widderhollte Zyklen.

Auswierkunge vun der Kärenstruktur op d'thermesch Stabilitéit an AIXTRON G10 Systemer

D'Kärestruktur vu Graphitkomponenten an engem Héichtemperatur-SiC Epitaxie-Wuesstum System, wéi zum Beispill en AIXTRON G10, beaflosst d'thermesch Stabilitéit staark. Dëst bezitt sech op Dimensiounsännerungen, Formbehalen a Reaktioun op thermesch Zyklen. Graphit ass kee monolithesche Feststoff. Et besteet aus ville Kristalliten oder Kären. Déi eenzel Kristalliten kënnen ënnerschiddlech Orientéierungen hunn. Wann d'Käregréisst an der Graphitkomponent schlecht kontrolléiert gëtt, entsteet eng ongläichméisseg Hëtztverdeelung. Beräicher vun der Komponent erhëtzen a killen mat ënnerschiddleche Geschwindegkeeten of. Dëst erstellt intern Spannung op engem Mikroniveau. Lues a lues verursaacht dës intern Spannung Verzerrung oder Verzerrung an Deeler wéi dem Susceptor oder dem Waferträger. Dëse Prozess ass liicht während der Produktioun z'identifizéieren. Et trëtt typescherweis op wann d'Waferlinn bei héijen Temperaturen funktionéiert. D'Waferqualitéit fänkt no Honnerte vun thermesche Zyklen un ze driften. Variatiounen an der Déckt huelen zou, a Kantdefekter fänken méi reegelméisseg un opzetrieden. Soubal dës Deeler ënnersicht ginn, hunn se normalerweis Zeeche vu Verzerrung oder Materialmiddegkeet. Feinkärestrukturen mat kontrolléierter Kristallitverdeelung hunn eng vill besser thermesch Stabilitéit wéi grouss Kären oder zoufälleg Strukturen. Dëst féiert zu engem méi gläichméissegen Hëtzttransfer a reduzéierte lokaliséierte Spannungspunkten. Mat enger properer Kärenstruktur wäerten d'Deeler och iwwer Honnerte vun thermesche Zyklen der Verformung widderstoen. Grob Strukturen oder schlecht verdeelt Kärenstrukturen féieren zu schwaache Plazen am Deel, wat Mikrorëssbildung a schlussendlech Fräisetzung vu Partikelen an d'Kammer erméiglecht. En anere Schlësselpunkt, deen ze berécksiichtegen ass, ass d'Resistenz géint Thermoschock. Et gëtt Punkten, wou den Deel bedeitend Temperaturännerungen erlieft, wéi z. B. beim Belaaschtung an de Reaktor oder beim Entfernen. Wann et schwaach Grenzen tëscht de Kären gëtt, kënne sech Mikrorëss laanscht d'Kärenlinnen bilden. Wärend dëst typescherweis net zu engem Deelversagen féiert, erlaabt et dës Schwächten am Material ze bilden, wat zu zukünftege Zouverlässegkeetsproblemer féiert. Déi meescht Fabriken verfollegen d'Liewensdauer vun den Deeler souwuel no de benotzte Stonnen wéi och no der Unzuel vun den thermesche Zyklen an der gesamter Hëtztbehandlung. D'Deeler mat enger gutt entwéckelter Kärenstruktur hunn eng méi laang Liewensdauer a méi konsequent Resultater iwwer d'Zäit.

Reduktioun vun der metallescher Kontaminatioun a Grafitkomponenten mat héijer Rengheet

Ee vun den "onsichtbaren", awer kritesche Problemer an all Graphitdeel, och am SiC-Epitaxieprozess, ass d'Metallkontaminatioun. Och kleng Spuere vu Metaller an engem Graphitdeel kënnen an de Prozess auslaugen an zu enger Quell vu schwéier ze verfollegen Defekter an engem SiC-Epitaxiereaktor wéi dem AIXTRON G10 ginn. Sou Metaller stamen normalerweis aus de Réimaterialien oder de verschiddene Veraarbechtungsschrëtt, déi an der Fabrikatioun vun der Graphitkomponent involvéiert sinn. Elementer wéi Eisen, Néckel, Kalzium an Natrium si üblech a bleiwen bei Raumtemperatur am Groussdeel vum Graphit agespaart, awer bei der erhéichter Prozesstemperatur, déi an der SiC-Epitaxie benotzt gëtt, kënnen dës Elementer mobil ginn. Dës Spuermetaller kënne schlussendlech während widderhollten Heiz-/Killzyklen an der waarmer Zon, nämlech dem Susceptor oder dem Waferträger selwer, op d'Uewerfläch migréieren. En typesche Fall wier esou: eng Fabréck start eng Produktiounsbatch mat neie Graphitdeeler. Déi éischt puer Wafere sinn ok a weisen keng Defekter, awer no enger gewësser Zäit fänken kleng Defekter un opzetrieden. Et sinn normalerweis kleng Lächer, zoufälleg Stackfehler oder onerklärlech Partikelereignisser. Et ass einfach, e falschen Gasfloss oder e Kontaminatiounsevenement während der Reinigung vun der Kammer falsch ze verdächtegen. Awer eng detailléiert Analyse féiert dacks zréck op déi lues Fräisetzung vu Spuermetaller aus Graphitkomponenten. D'Kontroll vun der Rengheet vum Graphit ass ee vun de Schlësselen. Fir kritesch Komponenten ass ëmmer héichtemperatur gereinegt Graphit mat engem niddregen Äschegehalt bevorzugt. Dëse Reinigungsschratt läscht de gréissten Deel vun de metallesche Reschter. Sou e Graphit kann d'Elementer fir eng méi laang Zäit agespaart halen, och bei widderhollten Heiz-/Killzyklen. D'Inspektioun vu Graphitdeeler ass och a verschiddene Fabriken ganz wichteg. D'Testung vun de Graphitbatchen mat Techniken wéi ICP-OES oder XRF kann d'Benotzung vu kontaminéierten Deeler verhënneren. Et kann och verhënneren, datt Deeler aus verschiddene Quellen am selwechte Prozessfloss vermëscht ginn. Beschichtungen wéi SiC oder TaC hëllefen och, dëst Problem ze léisen, andeems se als Barrière tëscht dem Graphitdeel an der Prozessëmfeld déngen. Soulaang d'Beschichtung gutt ofgesat a mam ënnerierdesche Graphitsubstrat gebonnen ass, reduzéiert se d'Interaktioun vum Graphitdeel mat der Prozessëmfeld. Schlussendlech ass d'Handhabung an d'Lagerung vun de Graphitdeeler. Graphitdeeler kënne beim Ëmgang mat dreckegen Handschuesch, Instrumenter oder andeems se op engem onreine Regal gelagert ginn, kontaminéiert ginn. Dës Uewerflächenkontaminatioun kann dann während dem Heizzyklus an den Uewen kommen. Fir d'Metallkontaminatioun vu Graphitdeeler ze reduzéieren, ass et eng Zomm vu ville klenge Beméiungen. E Material mat héijer Rengheet a Kombinatioun mat gudder Handhabung a strenger Prozesskontroll ass erfuerderlech.

Firwat verlaangen Veeco EPIK Systemer Grafitmaterialien mat ultra-niddreger Porositéit?

Graphitdeeler an der Veeco EPIK Systems Plattform ënnerleien enger vun den haardsten Prozessbedingungen an der Hallefleederproduktioun. Dës Komponenten erliewen Konditioune vun héijen Temperaturen, aggressiver Gaschemie a laange Prozesszyklen. Ultra-gerénger Porositéit ass dofir entscheedend fir d'Integritéit an d'Propretéit vun der SiC-Epitaxie ze erhalen. Porositéit bezitt sech op déi kleng, intern Poren, déi am Graphitkierper selwer existéieren. Trotz enger perfekt glatter Uewerfläch kënnen intern Poren existéieren, déi Prozessgaser, Réckstänn a Botzchemie afänken. Héich Porositéit bedeit méi internt Volumen fir d'Afänken, wou d'Material no héijer Temperaturbelaaschtung lues entgast ka ginn. Dës Entgasung ass net ëmmer linear a kann zu Explosiounen féieren, wat de Prozess schwéier ze kontrolléieren mécht. Bei der SiC-Epitaxie ass dëst besonnesch schiedlech. Wann Gaser aus dem Graphitkierper fräigesat ginn, kënne se an de Gasstroum an der Epitaxiekammer integréiert ginn, wat zu ongewollten Partikelen bäidréit. Partikelen fannen hire Wee op d'Waferuewerfläch, beaflossen de Kristallwuesstum a kënnen zu onerwaarten Defekter wéi zoufälleg Lächer, Uewerflächenrauheet oder lokale Variatiounen an der Waferdicke féieren. En typescht Szenario ass a Produktiounsrampen, wou eng propper Fabréck nei Graphitdeeler fir en EPIK-System kritt. Déi éischt Resultater kéinte akzeptabel sinn, awer wann d'thermesch Zyklen sech widderhuelen, kënnen d'Defektraten eropgoen an d'Inspektioun vum Prozesszuch, inklusiv Gasleitungen, Ventiler a Botzprozessstadien, kéint näischt Offensichtleches weisen. Dacks gëtt opgedeckt, datt de Schëllegen de Graphit mat gerénger Porositéit an der Héichtemperaturzon ass. D'Auswiel vu Graphit mat ultra-gerénger Porositéit miniméiert dëst Risiko effektiv andeems d'intern Volumen limitéiert ginn, an deenen agefaangen Aarte verstoppt kënne ginn, wat d'Wahrscheinlechkeet vu plötzleche Gasfräisetzungen beim Erhëtzen miniméiert. Et ass och mat enger besserer mechanescher Integritéit verbonnen. Déi méi dicht Struktur vu Graphit mat ultra-gerénger Porositéit bitt typescherweis eng erhéicht Resistenz géint Rëssbildung, well de Graphit widderholl thermesch Zyklen duerchgeet. Ausserdeem förderen Uewerflächen mat gerénger Porositéit eng verbessert Beschichtungsintegritéit. Wann SiC oder aner refraktär Materialien op dës Graphituewerflächen beschichtet ginn, hale se gutt un enger manner poröser Uewerfläch. Dëst ass wahrscheinlech wéinst der erhéichter Intimitéit vun der Bindung tëscht dem beschichtete Material an dem Graphit, wat dann d'Haltbarkeet an d'Längslebensdauer vun de Beschichtungen an hiert Potenzial fir ofzepellen oder ofzebriechen erhéicht. Schlussendlech bitt d'Wiel vu Graphit mat ultra-niddreger Porositéit am deegleche Fabrikatiounsszenario, obwuel eng Materialeegeschaft, e ganz direkten Virdeel fir stabil, propper a virauszesoen Waferresultater an High-End SiC-Epitaxieprozesser z'erreechen.