MOCVD 흑연 서셉터에 CVD SiC 코팅이 필수인 이유는 무엇입니까?

LED 칩 제조에 있어서 MOCVD 에피택시는 발광 효율을 결정하는 핵심 공정이다. 생산 과정에서 사파이어 또는 실리콘 기판을 운반하는 흑연 서셉터는 부식성 대기 내에서 1,000°C에 가까운 온도에서 반복적인 열 사이클 하에서 작동합니다. 따라서 흑연 서셉터의 성능은 에피택시 효율, 에피택시 균일성 및 완성된 장치의 최종 수율에 직접적인 영향을 미칩니다. 흑연 서셉터에 CVD SiC 코팅을 증착하는 것이 주류 산업 솔루션이 되었습니다. 이 기사에서는 이 디자인의 근거를 간략하게 설명합니다.

코팅되지 않은 흑연 서셉터를 사용하면 어떤 일이 발생합니까?

석묵고온 지지에 탁월한 소재이지만 MOCVD 챔버 내부에서 크게 악화되는 세 가지 고유한 단점이 있습니다.

1. 고온에서의 화학적 부식

MOCVD 공정에서는 암모니아, 수소 및 금속-유기 전구체가 도입됩니다. 흑연이 거의 1,000°C에서 이러한 가스와 접촉하면 탄화수소와 시안화수소가 생성됩니다. 이는 점진적인 치수 편차와 함께 흑연 표면의 지속적인 부식을 일으키고, 반응 부산물은 에피택셜 층을 오염시킵니다.

2. 다공성 구조로부터의 불순물 가스 방출

흑연은 본질적으로 다공성 구조를 갖고 있기 때문에 잔류 금속 불순물, 생산 시 흡수된 수분 및 산소가 반복되는 가열 주기 동안 점차적으로 방출됩니다. 각 릴리스는 에피택셜 층의 배경 불순물 농도의 변동을 유발하여 수율 곡선에 표시되는 설명할 수 없는 결함 지점을 생성합니다.

3. 열 순환 하에서의 분말화 및 변형

MOCVD 서셉터는 매일 여러 번의 가열 및 냉각 주기를 거칩니다. 순수 흑연은 반복적인 열 충격으로 인해 표면 입자 간의 결합력이 감소하여 분말이 떨어지는 현상이 발생합니다. 에피택셜 웨이퍼에 떨어지는 탄소 입자는 치명적인 미립자 오염을 초래합니다.

즉, 코팅되지 않은 흑연 서셉터는 MOCVD 챔버 내부에 오염 물질을 지속적으로 방출하는 예측할 수 없는 "불순물 폭탄" 역할을 합니다.

CVD SiC 코팅은 어떤 이점을 제공합니까?

반도체 제조 공정이 나노미터 및 심지어 원자 규모 노드로 발전함에 따라 미립자 오염 물질 및 금속 이온 불순물을 포함한 미량 표면 오염 물질은 최종 반도체 장치의 성능을 저하시키거나 심지어 완전히 작동하지 않게 만들 수도 있습니다. 이는 에피택셜 공정에 사용되는 흑연 서셉터에 훨씬 더 엄격한 성능 요구 사항을 부과합니다. 첨단 화학 기상 증착 기술을 사용하여 흑연 서셉터에 균일하게 조밀한 SiC 코팅을 증착합니다. 이 코팅은 견고한 보호 세라믹 갑옷 역할을 하며 다음과 같은 주요 이점을 제공합니다.

1. 안정적인 물리적 보호

SiC 코팅은 흑연 베이스를 공정 대기로부터 완전히 격리하여 암모니아와 수소가 베이스 흑연과 접촉하는 것을 방지하고 화학적 에칭을 억제합니다. 한편, 흑연 매트릭스 내부에 갇힌 불순물은 코팅 아래에 밀봉되어 챔버로 침출될 수 없습니다.

2. 초고청정성

순도 CVD SiC 코팅은 ppb 수준의 순도(9N 등급, 99.999995% 이상)를 달성하여 대부분의 흑연 소재보다 성능이 훨씬 뛰어납니다. 이는 웨이퍼가 오염되었음을 의미합니다.CVD SiC 코팅 흑연 서셉터표면이 거의 무시할 수 있는 수준으로 감소합니다.

3. 우수한 열충격 저항

MOCVD 서셉터는 급격한 온도 변동으로 인해 손상을 받는 경향이 있습니다. 프로세스 조정을 통해,CVD SiC코팅은 흑연 베이스와 단단히 결합할 수 있으며 흑연의 열팽창 계수에 적응하여 극심한 온도 변화로 인한 균열 위험을 효과적으로 줄입니다.

4. 놀라운 산화 저항

1600°C 미만의 산소 함유 환경에서는 초박형 보호 SiO2 필름이 CVD SiC 코팅 흑연 서셉터의 코팅 표면에 자연적으로 생성됩니다. 이 CVD SiC 코팅은 추가 산화를 방지하여 내부 흑연 서셉터를 침식할 수 있으며, 공정 중 계획되지 않은 공기 흡입과 같은 심각한 상황에서도 최후의 수단으로 작용합니다.