Mengapa Lapisan SiC CVD Suatu Keharusan bagi Susceptor Grafit MOCVD?

Dalam pembuatan chip LED, epitaksi MOCVD berfungsi sebagai proses inti yang menentukan efisiensi cahaya. Selama produksi, suseptor grafit yang membawa substrat safir atau silikon beroperasi di bawah siklus termal berulang pada suhu mendekati 1.000°C dalam atmosfer korosif. Oleh karena itu, kinerja kerentanan grafit berdampak langsung pada efisiensi epitaksi, keseragaman epitaksi, dan hasil akhir perangkat jadi. Menyimpan lapisan CVD SiC pada suseptor grafit telah menjadi solusi industri utama. Artikel ini menguraikan secara singkat alasan di balik desain ini.

Apa Yang Terjadi Jika Menggunakan Susceptor Grafit Tanpa Lapisan?

Grafitmerupakan bahan yang sangat baik untuk mendukung suhu tinggi, namun ia memiliki tiga kelemahan bawaan yang menjadi semakin parah di dalam ruang MOCVD:

1. Korosi Kimia pada Suhu Tinggi

Proses MOCVD memperkenalkan amonia, hidrogen, dan prekursor logam-organik. Ketika grafit bersentuhan dengan gas-gas ini pada suhu hampir 1.000°C, hidrokarbon dan bahkan hidrogen sianida akan dihasilkan. Hal ini menyebabkan korosi terus menerus pada permukaan grafit dengan deviasi dimensi bertahap, dan produk sampingan reaksi mencemari lapisan epitaksial.

2. Pengotor Keluaran Gas dari Struktur Berpori

Karena grafit memiliki struktur berpori, sisa pengotor logam, kelembapan yang teradsorpsi, dan oksigen dari produksi dilepaskan secara bertahap selama siklus pemanasan berulang. Setiap pelepasan memicu fluktuasi konsentrasi pengotor di latar belakang lapisan epitaksial, yang akan menciptakan titik cacat yang tidak dapat dijelaskan dan terlihat pada kurva hasil.

3. Pembedahan dan Deformasi di Bawah Siklus Termal

Suseptor MOCVD mengalami beberapa siklus pemanasan dan pendinginan setiap hari. Grafit telanjang mengalami penurunan kekuatan ikatan antar partikel permukaan akibat guncangan termal berulang, yang mengakibatkan pelepasan bubuk. Partikel karbon yang jatuh ke wafer epitaksi menyebabkan kontaminasi partikulat yang fatal.

Singkatnya, suseptor grafit yang tidak dilapisi bertindak sebagai "bom pengotor" yang tidak dapat diprediksi dan terus-menerus melepaskan kontaminan di dalam ruang MOCVD.

Apa Keuntungan yang Diberikan Lapisan SiC CVD?

Ketika proses manufaktur semikonduktor maju ke skala nanometer dan bahkan skala atom, jejak kontaminan permukaan termasuk polutan partikulat dan pengotor ionik logam akan menurunkan atau bahkan membuat perangkat semikonduktor akhir benar-benar tidak berfungsi. Hal ini memberlakukan persyaratan kinerja yang jauh lebih ketat pada reseptor grafit yang digunakan dalam proses epitaksi. Mengandalkan teknologi pengendapan uap kimia yang canggih, lapisan SiC yang padat dan seragam diendapkan pada suseptor grafit. Lapisan ini bertindak sebagai pelindung keramik yang kuat dan memberikan keuntungan utama berikut:

1. Perlindungan Fisik yang Andal

Lapisan SiC sepenuhnya mengisolasi dasar grafit dari atmosfer proses, mencegah amonia dan hidrogen bersentuhan dengan grafit dasar dan menekan etsa kimia. Sementara itu, kotoran yang terperangkap di dalam matriks grafit tersegel di bawah lapisan dan tidak dapat masuk ke dalam ruangan.

2. Kebersihan Sangat Tinggi

Pelapis SiC CVD dengan kemurnian mencapai kemurnian tingkat ppb (tingkat 9N, di atas 99,999995%), jauh mengungguli sebagian besar bahan grafit. Artinya kontaminasi wafer olehSuseptor grafit berlapis CVD SiCpermukaan berkurang ke tingkat yang hampir dapat diabaikan.

3. Ketahanan Guncangan Termal yang Unggul

Kerentanan MOCVD cenderung mengalami kerusakan akibat fluktuasi suhu yang cepat. Melalui penyesuaian proses,CVD SiCpelapis dapat terikat kuat dengan dasar grafit dan beradaptasi dengan koefisien muai panas grafit, sehingga secara efektif mengurangi risiko retak yang disebabkan oleh perubahan suhu ekstrem.

4. Ketahanan Oksidasi yang Luar Biasa

Selama lingkungan yang mengandung oksigen di bawah 1600°C, film pelindung SiO₂ ultra-tipis secara alami berkembang pada permukaan lapisan susceptor grafit berlapis SiC CVD. Lapisan CVD SiC ini dapat mencegah oksidasi lebih lanjut untuk mengikis kerentanan grafit internal, bertindak sebagai upaya terakhir bahkan dalam keadaan yang mengerikan seperti pemasukan udara yang tidak direncanakan selama proses tersebut.