TaC 與 SiC 塗層：爐內會發生哪些變化？

如果你的SiC塗層基座在一次外延生長過程中狀態良好，且晶圓符合規格，那麼用TaC替換它並沒有明顯的優勢。保持原樣即可。只有當塗層在爐內高溫或化學腐蝕性較強的區域脫落時，TaC與SiC的選擇問題才會變得有趣。

TaC或許能幫上忙。更需要仔細考慮的是你現有的加熱方案。即使新元件直接安裝到原來的位置，改變表面也會改變熱量散失的方式。

TaC和SiC塗層究竟是什麼？

這些名稱分別指碳化鉭和碳化矽。 塗層石墨部件這兩個名稱都不能描述整個組件：碳化物下面是經過機械加工的石墨體。

想想晶圓凹槽的邊緣。石墨賦予它形狀；塗層覆蓋著面向加工面的表面。即使大面積的平面看起來仍然完美無瑕，邊緣的損傷也可能導致石墨暴露出來。這就是為什麼比較兩種碳化物材料並不能完全反映兩種成品零件的特性。

每種塗層分別適用於哪些情況？

這兩種材料在半導體加工領域有重疊之處，但它們的使用原因可能截然不同。

採用成熟外延製程製備SiC

基座承擔著一項不起眼的任務：固定晶圓並均勻加熱。透過化學氣相沉積法沉積的緻密碳化矽層有助於防止製程氣體接觸其石墨基體。

看看為什麼要更換舊零件。是塗層磨損了嗎？晶圓性能出現偏差了嗎？還是僅僅到了預定的更換日期，而且沒有任何異常情況？如果是最後一種情況，我們不太願意僅僅為了更高的耐溫等級而引入新的工藝變更。

在更具挑戰性的熱區中，TaC

當現有表面被消耗過快時，TaC 就顯得尤為重要。其應用包括： 專用爐和反應器零件，運轉溫度高於 2200°C能夠耐受高溫氫氣和矽蒸氣等介質。

這使得TaC成為高要求晶體生長硬體的理想選擇之一。它並非規定所有SiC部件都必須在單一溫度下更換。環境條件至關重要，表面在高溫下停留的時間也同樣重要。短暫的峰值溫度和長時間的生長過程對相同塗層的要求也截然不同。

切換到 TaC 後有哪些變化？

這種表面能更好地承受熱衝擊，但其性能仍然可能有所不同。熱交換是造成這種差異的原因之一；溫度測量則是另一個原因。

較低的發射率會改變熱交換

在2022年的一項研究中，TaC塗層具有測量值 1000℃時的發射率為0.30–0.43發射率描述的是表面輻射熱輻射的難易度。它與材料的熱導率並不相同。

研究人員發現，TaC的低發射率與SiC物理氣相傳輸生長過程中溫度均勻性的增加有關。他們也發現，TaC能夠降低SiC晶體生長和GaN外延沉積過程中的能耗。

請注意測試溫度：1000°C。您不能將這個溫度範圍直接應用於所有更高的製程溫度。這項研究的意義在於，它提示您需要重新審視熱力裝置，而不是為您的爐子提供現成的節能百分比。

舊配方可能需要改進

想像一下，用TaC塗層載體取代SiC塗層載體。兩者配合完美，沒有出現任何可見的崩邊。然而，下一批晶圓的加工結果卻改變了。

在懷疑塗層之前，我建議先查看溫度測量結果。測量不同表面時，高溫計可能需要不同的發射率設定；請檢查該設定下的校準。然後觀察零件的加熱均勻性。

控制器可能會一直顯示這個熟悉的數字。但這本身並不能告訴你晶圓是否經歷了相同的條件。

如何評價塗層的使用效果？

當零件冷卻至可以觸摸時，檢查一下凹槽邊緣。假設一側邊緣有粗糙區域，而另一側邊緣完好無損。在確定碳化矽已達到其極限之前，我需要知道該位置是否與氣體入口或操作觸點對齊。

如果能標示拍攝時間，照片會更有幫助。在照片旁邊寫上運行次數。下一張照片要從相同的角度，在相同的光線下拍攝。一張只標註「已使用零件」的舊照片，能提供的資訊少得令人沮喪。

對於這些 半導體製程耗材清洗過程也應記錄在案。將經過多次清洗的部件與剛從生長批次中取出的部件進行比較，可能會導致錯誤的解釋。

放 表面缺陷檢測 除了晶圓測試結果之外，石墨純度數值並不能說明晶圓邊緣是否有崩裂。如果一個外觀完美的替代品導致晶圓均勻性變差，那麼在宣布試驗成功之前，應該重新進行加熱測試。

您的爐子需要更換塗層了嗎？

磨損邊緣比熔點比較更適合作為切入點。先弄清楚磨損的原因，再決定 TaC 是否能解決這個問題。如果決定繼續，請預留時間進行加熱測試。

歡迎您 請和我們詳細討論塗層變更事宜。一張清晰的損壞照片很有幫助。請提供工作溫度、環境條件以及零件的​​使用次數。這樣我們就能有更具體的資訊來討論了。

常問問題

TaC 總是比 SiC 好嗎？

不。除非性能方面需要改進，否則我們會繼續使用成熟的碳化矽部件。對於一台永遠不需要額外溫度能力的爐子來說，額外的溫度能力意義不大。

能否保持相同的溫度設定？

或許可以，但需要核實。試驗期間，請以舊配方為參考，但要記錄更換配方後的變更。匹配舊控制器的設定只是比較的一部分。

較厚的塗層是否更持久？

厚度數據並不能解答幾個問題。這層材料在口袋周圍是否連續？反覆加熱後是否仍能保持附著？如果石墨在邊緣裸露，那麼平面上的額外材料也無濟於事。

這兩種塗層分別能維持多少次運作？

沒有通用的有效計數方法。應在相同的生長和清洗條件下比較零件。此外，還需就「使用壽命」的定義達成共識。如果晶圓已不再符合規格，那麼即使零件仍在爐中，也毫無用處。