TaC 与 SiC 涂层：炉内会发生哪些变化？

如果你的SiC涂层基座在一次外延生长过程中状态良好，且晶圆符合规格，那么用TaC替换它并没有明显的优势。保持原样即可。只有当涂层在炉内高温或化学腐蚀性较强的区域脱落时，TaC与SiC的选择问题才会变得有趣起来。

TaC或许能帮上忙。更需要仔细考虑的是你现有的加热方案。即使新元件直接安装到原来的位置，改变表面也会改变热量散失的方式。

TaC和SiC涂层究竟是什么？

这些名称分别指碳化钽和碳化硅。 涂层石墨部件这两个名称都不能描述整个组件：碳化物下面是经过机械加工的石墨体。

想想晶圆凹槽的边缘。石墨赋予它形状；涂层覆盖着面向加工面的表面。即使大面积的平面看起来仍然完美无瑕，边缘的损伤也可能导致石墨暴露出来。这就是为什么比较两种碳化物材料并不能完全反映两种成品零件的特性。

每种涂层分别适用于哪些情况？

这两种材料在半导体加工领域有重叠之处，但它们的使用原因却可能截然不同。

采用成熟外延工艺制备SiC

基座承担着一项不起眼的任务：固定晶圆并均匀加热。通过化学气相沉积法沉积的致密碳化硅层有助于防止工艺气体接触其石墨基体。

看看为什么要更换旧部件。是涂层磨损了吗？晶圆性能出现偏差了吗？还是仅仅到了预定的更换日期，而且没有任何异常情况？如果是最后一种情况，我们不太愿意仅仅为了更高的耐温等级而引入新的工艺变更。

在更具挑战性的热区中，TaC

当现有表面被消耗过快时，TaC 就显得尤为重要。其应用包括： 专用炉和反应器部件，运行温度高于 2200°C能够耐受高温氢气和硅蒸气等介质。

这使得TaC成为高要求晶体生长硬件的理想选择之一。它并非规定所有SiC部件都必须在单一温度下更换。环境条件至关重要，表面在高温下停留的时间也同样重要。短暂的峰值温度和长时间的生长过程对同一涂层的要求也截然不同。

切换到 TaC 后有哪些变化？

这种表面能更好地承受热冲击，但其性能仍然可能有所不同。热交换是造成这种差异的原因之一；温度测量则是另一个原因。

较低的发射率会改变热交换

在2022年的一项研究中，TaC涂层具有测量值 1000℃时的发射率为0.30–0.43发射率描述的是表面辐射热辐射的难易程度。它与材料的热导率并不相同。

研究人员发现，TaC的低发射率与SiC物理气相传输生长过程中温度均匀性的提高有关。他们还发现，TaC能够降低SiC晶体生长和GaN外延沉积过程中的能耗。

请注意测试温度：1000°C。您不能将这个温度范围直接应用于所有更高的工艺温度。这项研究的意义在于，它提示您需要重新审视热力装置，而不是为您的炉子提供一个现成的节能百分比。

旧配方可能需要改进

想象一下，用TaC涂层载体替换SiC涂层载体。两者配合完美，没有出现任何可见的崩边。然而，下一批晶圆的加工结果却发生了变化。

在怀疑涂层之前，我建议先查看温度测量结果。测量不同表面时，高温计可能需要不同的发射率设置；请检查该设置下的校准情况。然后观察零件的加热均匀性。

控制器可能会一直显示这个熟悉的数字。但这本身并不能告诉你晶圆是否经历了相同的条件。

如何评价涂层的使用效果？

待零件冷却至可以触摸时，检查一下凹槽边缘。假设一侧边缘有粗糙区域，而另一侧边缘完好无损。在确定碳化硅已达到其极限之前，我需要知道该位置是否与气体入口或操作触点对齐。

如果能标明拍摄时间，照片会更有帮助。在照片旁边写上运行次数。下一张照片要从相同的角度，在相同的光线下拍摄。一张只标注“已使用部件”的旧照片，能提供的信息少得令人沮丧。

对于这些 半导体工艺耗材清洗过程也应记录在案。将经过多次清洗的部件与刚从生长批次中取出的部件进行比较，可能会导致错误的解释。

放 表面缺陷检测 除了晶圆测试结果之外，石墨纯度数值并不能说明晶圆边缘是否崩裂。如果一个外观完美的替代品导致晶圆均匀性变差，那么在宣布试验成功之前，应该重新进行加热测试。

您的炉子需要更换涂层了吗？

磨损边缘比熔点比较更适合作为切入点。先弄清楚磨损的原因，然后再决定 TaC 是否能解决这个问题。如果决定继续，请预留时间进行加热测试。

欢迎您 请和我们详细讨论涂层变更事宜。一张清晰的损坏照片很有帮助。请提供工作温度、环境条件以及零件的​​使用次数。这样我们就能有更具体的信息进行讨论了。

常问问题

TaC 总是比 SiC 好吗？

不。除非性能方面需要改进，否则我们会继续使用成熟的碳化硅部件。对于一台永远不需要额外温度能力的炉子来说，额外的温度能力意义不大。

能否保持相同的温度设置？

或许可以，但需要核实。试验期间，请以旧配方为参考，但要记录更换配方后的变化。匹配旧控制器的设置只是比较的一部分。

较厚的涂层是否更持久？

厚度数据并不能解答几个问题。这层材料在口袋周围是否连续？反复加热后是否仍能保持附着？如果石墨在边缘裸露，那么平面上的额外材料也无济于事。

这两种涂层分别能维持多少次运行？

没有通用的有效计数方法。应在相同的生长和清洗条件下比较零件。此外，还需就“使用寿命”的定义达成共识。如果晶圆已不再符合规格，那么即使零件仍在炉中，也毫无用处。