Zergatik den grafito purua funtsezkoa SiC epitaxia akatsen kontrolerako

Silizio karburozko (SiC) oblearen kalitatea hazkuntza-ingurunean izandako aldaketa sotilek ere eragiten dute. Askok kontuan hartzen ez duten arlo bat erreaktorea estaltzen duen grafitoa da. Erreaktorearen barruan dagoen bero biziaren probari eusten dio oblea epitaxia zehar eusten eta kokatzen duen bitartean. Grafitoa ezpurua edo egitura irregularrekoa bada, material zati txikiak edo nahi ez den erreakzio bat metatu daitezke hazkuntza-prozesuan zehar. Grafitoaren gainazaleko arazo txikiek oblearen akats handiak sor ditzakete, eta horrek lan gehiago eta errendimendu txikiagoa dakar txiparen fabrikatzaileentzat. Horrela, egoera eta garbitasuna... Grafito suszeptorea gehienek uste dutena baino gai garrantzitsuagoa da.

Nola eragiten du grafitoaren purutasunak partikula arazoetan epitaxia ganberetan?

Partikulak SiC epitaxia ganberetan ohikoak diren obleen akats bat dira, eta askotan grafitoa inplikatzen dute prozesuan. Grafito zatiak SiC erreaktorearen eremu beroan egoten dira, oblea eramanez eta kurba termikoetan eragina izanez. Grafito purutasun gutxiago erabiliz, arrastozko ezpurutasunak, hala nola kutsatzaile metalikoak, errautsak edo prozesuko hondarrak, grafitotik poliki-poliki askatu daitezke denboran zehar tenperatura altuko hazkundean. Askotan, kanporatutako ezpurutasunak ez dira hautematen ganberan, baina azkenean oblearen gainazalean lur hartzen dute edo gas fasearen parte bihurtzen dira. Adibidez, aplikazio batean, fabrika batek grafito maila baxuagokoa aukeratu zuen kostuak aurrezteko. Hasieran ez zen arazorik agertu tirada laburretan, baina hainbat zikloren ondoren... Sic epitaxia , ausazko zulotxoak eta orban zakarrak ikusi ziren oblearen gainazalean. Akats horien iturria grafito-euskarritik edo suszeptoretik igorritako mikropartikuletan aurkitu zen. Partikulak hazkuntza-ganberan sartuko lirateke eta nahi ez den moduan hazi gisa jokatuko lukete. Grafito-piezaren dentsitate irregularrak ere mikropitzadurak eragingo lituzke piezaren gainazalean berotzean, eta horrek partikula finak ganberan isurtzea eragingo luke denborarekin, nahiz eta pieza garbia izan. Beraz, grafitoaren iturria eta bere historia kontrolatzea ohiko zeregina da fabrikazioetan partikulekin lotutako akatsak saihesteko. Errauts-kantitate kontrolatu batekin purutasun handiko grafitoa komenigarria da normalean, batez ere epe luzeko ekoizpenetarako. Piezen ziklo termikoen zenbaketa ere kontrolatzen da, materialek partikulak isurtzen baitituzte hasierako prozesamendu onen ondoren ere. Gainera, grafito-piezen mantentze-metodoak akatsetan eragina du. Adibidez, garbiketa-prozedura oldarkorrek grafitoaren gainazala kaltetuko lukete eta mikropitzadurak eragingo lituzkete. Hobetsitako metodoa garbiketa-prozesu leun eta kontrolatua da, grafito-piezekin interakzio fisiko minimoa duena. Arrazoi ekonomikoengatik, piezak espero baino lehenago ordezkatzea hobea izan daiteke geroagoko etekin-galerei aurre egitea baino. Laburbilduz, SiC epitaxia-prozesu tipiko batean partikula-sorkuntzaren kontrola materialaren kalitateari eta manipulazio-praktikei buruzko xehetasun txikien inguruan datza. Grafitoaren kalitatearen gaia da kontuaren muina.

Goi-mailako SiC epitaxial piezetarako eta suszeptoreetarako materialen eskakizunak

SiC epitaxiarentzat, erreaktoreko piezak ez dira soilik oblea "eusteko". Erreaktoreko suszeptoreek, grafito-eramaileek eta eremu beroko osagaiek zuzenean eragiten dute kristalen hazkuntzan. Horregatik dira materialak oso zorrotzak eta akats txiki bat azkenean oblean akats gisa agertuko da. Egonkortasun termiko handia funtsezko baldintza da. Piezak tenperatura oso altuetan berotzen dira denbora luzez (batzuetan berotze/hozte ziklo errepikakorrak). Tenperatura horietan egonkortasuna mantendu ezin duen material batek distortsionatu egingo da eta azkenean pitzatu egin dezake. Geometrian aldaketa txikiek gas-fluxua eta beroaren banaketa nabarmen alda ditzakete, eta ondorioz, kristalen hazkuntza ez-uniformea ​​oblearen gainazalean. Purutasuna beste faktore kritiko bat da. Goi-mailako SiC prozesuek metal eduki oso baxua eta errauts maila oso baxua behar dituzte grafitoan oinarritutako osagaietan. Funtzionamenduan zehar, arrasto-metalak poliki-poliki aterako dira piezetatik, kutsatzaileak ganberan barreiatu daitezke eta partikulen kutsadura edo kristalen akats lokalak eragin ditzakete. Fabrika batzuetan, ausazko pilatze-akatsa kutsatutako suszeptoreen multzo bakar bati egotzi zaio. Gainazalaren egitura baldintza garrantzitsua da. Gainazal leun eta uniforme batek partikulak berotze/hozte zikloan zehar isurtzea murrizten lagunduko du. Gainazal ez-uniforme batek, edo gainazal-egituraren barruko poroek, etengabe hautsiko dira funtzionamenduan zehar eta, beraz, partikula-iturri etengabe bat sortuko dute ganberan. Estalduraren kalitatea ere funtsezko beste baldintza bat da. Goi-mailako suszeptore askok SiC estaldura erabiltzen dute babes-geruza gisa. Estaldurak oinarrizko materialari ondo itsatsi behar dio eta funtzionamendu luzea jasan behar du. Lotura eta delaminazio eskasak oinarrizko grafitoa zuzenean eragingo du erreakzio-ingurune gogorren aurrean. Askotan ikusten dugu hau aplikazio errealetan: adibidez, ekoizpen-multzo luzeetarako exekutatzen ari den oblea-fabrika batek akats-tasa etengabe handitzen dela ikusiko du ehunka zikloren ondoren. Suszeptorea ikuskatzean estalduraren higadura txikia eta ertzen higadura agerian geratuko dira. Osagaia aldatzeak edo ordezkatzeak akats-tasa maila onargarri batera itzuliko du. Material egokiak aukeratzea ez da osagaien hasierako errendimendua bakarrik, baizik eta materialaren egonkortasuna ziklo errepikatuetan.

AIXTRON G10 Sistemen Ale Egituraren Efektuak Egonkortasun Termikoan

SiC tenperatura altuko baten barruan dauden grafito osagaien ale-egitura Epitaxia hazkundea AIXTRON G10 bezalako sistema batek eragin handia du egonkortasun termikoan. Honek dimentsio-aldaketekin, formaren atxikipenarekin eta ziklo termikoarekiko erantzunarekin du zerikusia. Grafitoa ez da solido monolitiko bat. Kristalito edo ale ugari ditu. Kristalito indibidualek orientazio desberdinak izan ditzakete. Grafito osagaiaren barruko ale-tamainaren kontrol eskasa dagoenean, bero-banaketa irregularra sortzen da. Osagaiko eremuak abiadura desberdinetan berotu eta hozten dira. Horrek barne-tentsioa sortzen du mikro mailan. Denborarekin, poliki-poliki, barne-tentsio honek deformazioa edo distortsioa eragiten du suszeptorean edo oblea-eramailean bezalako piezetan. Prozesu hau erraz identifikatzen da ekoizpenean. Normalean oblea-lerroa tenperatura altuetan funtzionatzen duenean agertzen da. Oblearen kalitatea ehunka ziklo termikoren ondoren aldatzen hasten da. Lodieraren aldaketak handitzen dira, eta ertz-akatsak maizago agertzen hasten dira. Pieza hauek aztertzen direnean, normalean deformazio edo materialaren nekearen zantzuak izaten dituzte. Kristalitoen banaketa kontrolatua duten ale finen egiturek egonkortasun termiko askoz hobea izango dute ale lodiek edo ausazko egiturek baino. Horrek bero-transferentzia uniformeagoa eta tentsio-puntu lokalizatuak murriztuko ditu. Ale-egitura egoki batekin, piezek deformazioari eutsiko diote ehunka ziklo termikotan ere. Egitura lodiek edo gaizki banatutako ale-egiturek puntu ahulak sortzen dituzte piezan, mikropitzadurak eta azkenean partikulak ganberan askatzea ahalbidetuz. Kontuan hartu beharreko beste gai garrantzitsu bat kolpe termikoarekiko erresistentzia da. Piezak tenperatura-aldaketa nabarmenak jasaten dituen puntuak daude, hala nola erreaktorean kargatzean edo kentzean. Aleen arteko muga ahulak badaude, mikropitzadurak sor daitezke ale-lerroetan zehar. Honek normalean ez du piezaren akatsik eragiten, baina ahultasun horiek materialean sortzea ahalbidetzen du, etorkizunean fidagarritasun arazoak sortuz. Fabrika gehienek piezaren bizitza kontrolatzen dute, bai erabilitako orduen arabera, bai ziklo termikoen kopuruaren eta tratamendu termiko osoaren arabera. Ale-egitura ondo diseinatua duten piezek bizitza luzeagoa eta emaitza koherenteagoak dituzte denboran zehar.

Grafitozko osagai puruetan kutsadura metalikoa murriztea

Grafitozko edozein piezatan, SiC epitaxia prozesuan barne, ikusten ez den baina kritikoenetako bat kutsadura metalikoa da. Grafitozko pieza bateko metal arrasto txikiak ere prozesuan iragaz daitezke eta AIXTRON G10 bezalako SiC epitaxia erreaktore batean zailak diren akatsen iturri bihur daitezke. Metal horiek normalean lehengaietatik edo grafito osagaiaren fabrikazioan parte hartzen duten prozesatzeko hainbat urratsetatik datoz. Burdina, nikela, kaltzioa eta sodioa bezalako elementuak ohikoak dira eta grafitoaren zatirik handienean harrapatuta geratzen dira giro-tenperaturan, baina, SiC epitaxian erabiltzen den prozesu-tenperatura altuan, elementu hauek mugikorrak bihur daitezke. Metal arrasto hauek azkenean gasetik kanporatu edo gainazalera migratu daitezke berotze/hozte ziklo errepikatuetan eremu beroan, hau da, suszeptorean edo oblea-eramailean bertan. Kasu tipiko bat hau izango litzateke: fabrika batek ekoizpen-multzo bat hasten du grafitozko pieza berriak erabiliz. Lehenengo oblea batzuk ondo daude eta ez dute akatsik erakusten, baina denbora jakin baten ondoren, akats txikiak agertzen hasten dira. Normalean zulo txikiak, ausazko pila-akatsak edo azaldu ezin diren partikula-gertaerak dira. Erraza da gas-fluxu oker bat edo kutsadura-gertaera bat susmatzea ganbera garbitzean. Baina analisi zehatzak askotan grafito-osagaietatik arrasto-metalen askapen motela dakarrela erakusten du. Grafitoaren purutasuna kontrolatzea da gakoetako bat. Osagai kritikoetarako, beti da hobesten errauts-eduki txikiko tenperatura altuko grafito purifikatua. Purifikazio-urrats honek hondakin metaliko gehienak kentzen ditu. Grafito horrek elementuak denbora luzeagoan harrapatuta mantendu ditzake, berotze/hozte ziklo errepikatuetan ere. Grafito-piezen sarrerako ikuskapena ere oso garrantzitsua da fabrika batzuetan. Grafito-loteak ICP-OES edo XRF bezalako teknikekin probatzeak kutsatutako piezak erabiltzea saihestu dezake. Prozesu-fluxu berean iturri desberdinetako piezak nahastea ere saihestu dezake. SiC edo TaC bezalako estaldurek ere arazoa konpontzen laguntzen dute, grafito-pieza eta prozesu-ingurunearen arteko hesi gisa jardunez. Estaldura ondo metatuta eta azpiko grafito-substratuari lotuta badago, grafito-pieza prozesu-ingurunearekin elkarreragina murriztuko du. Azkenik, baina ez gutxienez, grafito-piezen manipulazioa eta biltegiratzea dago. Grafito-piezak kutsa daitezke eskularru zikinekin, tresnarekin edo apal zikin batean gordeta daudenean manipulatzean. Gainazaleko kutsadura hori labera sar daiteke berotze-zikloan zehar. Grafitozko piezen kutsadura metalikoa murrizteko, ahalegin txiki askoren batura da. Purutasun handiko materiala behar da, manipulazio-jardunbide onekin eta prozesu-kontrol zorrotzarekin konbinatuta.

Zergatik eskatzen dituzte Veeco EPIK sistemek porositate ultra-baxuko grafito materialak?

Veeco EPIK Systems plataformako grafitozko piezek erdieroaleen fabrikazioko prozesu-baldintza gogorrenetakoak jasaten dituzte. Osagai hauek tenperatura altuko, gas-kimika oldarkorreko eta prozesu-ziklo luzeko baldintzak jasaten dituzte. Beraz, porositate ultra-baxuko grafitoa funtsezkoa da SiC epitaxiaren osotasuna eta garbitasuna mantentzeko. Porositateak grafito-gorputzaren barruan dauden barne-poro txikiei egiten die erreferentzia. Gainazal guztiz leuna izan arren, barne-poroak egon daitezke prozesuko gasak, hondakinak eta garbiketa-kimika harrapatzen dituztenak. Porositate handiak barne-bolumen handiagoa esan nahi du harrapaketarako, eta tenperatura altuaren eraginpean egon ondoren, materiala poliki-poliki desgasifikatu daiteke. Desgasifikazio hau ez da beti lineala izaten eta leherketak sor ditzake, prozesua kontrolatzea zailduz. SiC epitaxian, hau bereziki kaltegarria da. Gasak grafito-gorputzetik askatzen direnean, epitaxia-ganberako gas-fluxuan sar daitezke, nahi ez diren partikulak sortuz. Partikulak oblearen gainazalean sartuko dira, kristalen hazkuntzan eragina izanik eta ustekabeko akatsak sor ditzakete, hala nola zulo ausazkoak, gainazaleko zimurdurak edo oblearen lodieraren tokiko aldaketak. Egoera tipiko bat ekoizpen-arrapaletan aurkitzen da, non fabrika garbi batek EPIK sistema baterako grafitozko pieza berriak jasotzen dituen. Hasierako emaitzak onargarriak izan daitezke, baina ziklo termikoak errepikatzen diren heinean, akatsen tasak handitu egin daitezke eta prozesu-trena ikuskatzeak, gas-hodiak, balbulak eta garbiketa-prozesuko etapak barne, ez du ezer nabarmenik agerian uzten. Askotan, erruduna tenperatura altuko eremuko porositate baxuko grafitoa dela agerian geratzen da. Porositate ultra baxuko grafitoaren hautaketak arrisku hori gutxitzen du eraginkortasunez, harrapatutako espezieak ezkuta daitezkeen barne-bolumenak mugatuz, berotzean bat-bateko gas-askapenen probabilitatea minimizatuz. Osotasun mekaniko hobeagoarekin ere lotuta dago. Porositate ultra baxuko grafitoaren egitura trinkoagoak normalean erresistentzia handiagoa eskaintzen du pitzadurarekiko, grafitoak ziklo termiko errepikatuak jasaten dituen heinean. Gainera, porositate baxuko gainazalek estalduraren osotasuna hobetzen dute. SiC edo beste material errefraktario batzuk grafito-gainazal hauetan estaltzen direnean, ondo itsasten dira gainazal gutxiago porotsu bati. Litekeena da hori estalitako materialaren eta grafitoaren arteko loturaren intimitate handiagoagatik izatea, eta horrek, aldi berean, estalduren iraunkortasuna eta iraupena hobetzen ditu, baita zuritzeko edo malutak apurtzeko duten potentziala ere. Azken finean, eguneroko fabrikazio-eszenatokian porositate ultra-baxuko grafitoa aukeratzeak, materialaren propietate bat den arren, onura oso zuzena eskaintzen du SiC epitaxia-prozesu goi-mailakoetan oblea-emaitza egonkor, garbi eta aurreikusgarriak lortzeko.