Дэградацыя працягласці жыцця носьбітаў цесна звязана з кампанентамі, такімі як кварцавыя трубы і фланцы, асабліва ў працэсах з паўправадніковымі, фотаэлектрычнымі або высокатэмпературнымі матэрыяламі. Ніжэй прыведзены аналіз ключавых фактараў, якія ўплываюць, і іх узаемадзеяння:
1. Уплыў кварцавых труб
(1) Чысціня матэрыялу і дамешкі
- Металічныя дамешкі (Fe, Cu, Na і г.д.):
Металічныя іёны ў кварцавых трубках пры высокіх тэмпературах могуць дыфундаваць у крэмніевыя пласціны або эпітаксійныя слаі, утвараючы цэнтры рэкамбінацыі носьбітаў і значна змяншаючы іх час жыцця.
Ключавыя паказчыкі: Змест металічных дамешак павінен кантралявацца (напрыклад, ≤1 ppm, а для кварцавых труб ультравысокай чысціні ≤0,1 ppm). - Змест гідраксільных (OH⁻) груп:
Гідраксільныя групы паглынаюць энергію ў ультрафіялетавым дыяпазоне, што патэнцыйна ўплывае на фатагенерацыю насільнікаў, асабліва ў сонечна-электрычных прыладах або ў УФ-датчыках.
Рэкамендацыя: Выберыце нізкагідраксільныя кварцавыя трубкі (напрыклад, сінтэтычны кварц, OH⁻ < 5 ppm).
(2) Канструкцыйныя дэфекты і тэрмічная стабільнасць
- Мікратрэшчыны або дэвітрыфікацыя:
Пры высокіх тэмпературах кварцавыя трубкі могуць дэвітрыфікавацца (напрыклад, ператварыцца ў крыштабаліт) або на іх паверхні могуць з'явіцца тэрмічныя трэшчыны, што вызваляе часціцы і забруджвае асяроддзе працэсу.
Сувязь з тэрмінам службы пераносчыка: Часткіцы, якія прылягаюць да паверхні крэмніевай пласціны, павялічваюць хуткасць інтэрфейснай рэкамбінацыі.
Рашэнне: Выкарыстоўвайце кварцавыя трубы ультравысокай чысціні або кварцавыя трубы з тытанавай дамешкай (супраць дэвітрыфікацыі, вытрымліваюць больш за 1200°C) і аптымізуйце хуткасць награвання/ахалоджвання (пазбягайце тэрмічнага ўдару).
2. Уплыў фланцаў і герметызуючых кампанентаў
(1) Сумяшчальнасць матэрыялаў
- Забруджванне металічнай фланцы:
Фланцы з нержавеючай сталі або з нікелевай асновы пры высокіх тэмпературах могуць вылучаць металічныя пары (напрыклад, Cr, Ni), забруджваючы ўнутраную сценку кварцавай трубкі або пробу праз перанос у газавай фазе.
Справа: Пры эпітаксійным вырашчванні SiC металічнае забруджванне можа павялічыць шчыльнасць інтэрфейсных станаў, што прыводзіць да змяншэння даўгавечнасці носьбітаў.
Альтэрнатыва: Выкарыстоўвайце керамічныя фланцы (напрыклад, Al₂O₃) або фланцы з плацінавым пакрыццём.
(2) Прадукцыйнасць герметызацыі
- Працечка, якая выклікае акісленне/забруджванне:
Нягерметычнае мацаванне фланца можа прывесці да траплення кіслароду або вадзяной пары, якія пры высокіх тэмпературах могуць рэагаваць з крэмніем, утвараючы дэфектныя SiO₂-слоі і павялічваючы паверхневую рэкамбінацыю.
Метад выяўлення: Выкарыстоўвайце геліевы масава-спектраметрычны дэтэктар уцечак для праверкі герметычнасці (хуткасць уцечкі <1×10⁻⁹ мбар·л/с).
3. Узаемадзеянні на ўзроўні сістэмы
(1) Кварцавая труба – фланец
- Разбежванне каэфіцыентаў цеплавога пашырэння (КТП):
Кварц (КАТ ~0,55×10⁻⁶/°C) і металічныя фланцы (напрыклад, з нержавеючай сталі, КАТ ~16×10⁻⁶/°C) могуць падвяргацца дэфармацыі ад напружання пры высокіх тэмпературах, што патэнцыйна можа выклікаць мікраўцечкі або выпадзенне часціц.
Палепшаны дызайн: Выкарыстоўвайце ступеньчатыя герметычныя канструкцыі (напрыклад, пераходы да графітавых пракладак) або эластычныя герметычныя матэрыялы (напрыклад, фторгума Вітан, тэмпературная мяжа <200°C).
(2) Парушэнне газавага патоку
- Турбулентнасць, выкліканая фланецнай канструкцыяй:
Няправільны ўнутраны дыяметр фланца або канструкцыя з вострымі краямі можа парушыць плынь працоўнага газу, што прыводзіць да лакальнай нераўнамернасці тэмпературы ў кварцавых трубках, што ўплывае на раўнамернасць дапампоўкі (і ўскосна на час жыцця носьбітаў).
4. Рэкамендацыі па дыягностыцы праблемы кліента
Калі кліент паведамляе пра зніжэнне тэрміну службы перадатчыка, пракансультуйце яго, каб праверыць наступныя аспекты:
- Партыйнае інспекцыянаванне кварцавых труб: Запытайце ў пастаўшчыка справаздачы ICP-MS (металічныя дамешкі) і справаздачы FTIR (змест гідраксільных груп).
- Праверка фланца і ўшчыльнення: Пацвердзіце матэрыял фланца, тэмпературную ўстойлівасць ушчыльняльнага кольца і праверце на наяўнасць высокатэмпературнага абяскольвання (прыкметы выпарэння металу).
- Разгляд параметраў працэсу: Параўнайце, ці супадае зніжэнне тэрміну службы носьбіта з зменамі ў партыі кварцавых труб/фланцаў або карэкціроўкамі тэмпературы працэсу.
5. Рэкамендаваныя рашэнні
| Асноўная прычына | Меры паляпшэння |
|---|---|
| Забруджванне металу кварцавай трубкай | Выкарыстоўвайце сінтэтычныя кварцавыя трубкі ультравысокай чысціні (напрыклад, Heraeus Suprasil®, металічныя дамешкі <0,1 ppm). |
| Выпарэнне металу з фланца | Замяніць на керамічныя фланцы або плацінавыя металічныя фланцы. |
| Працечка пломбы | Выкарыстоўвайце падвойныя О-падобныя пракладкі + праверку на герметычнасць геліем, або ўкараніце металічныя ўшчыльненні (напрыклад, медныя пракладкі для УГП). |
| Тэрмічнае напружанне дэвітрыфікацыі | Выберыце кварцавыя трубкі ультравысокай чысціні або кварцавыя трубкі з тытанавай даважкай і кантралюйце хуткасць награвання/ахалоджвання (≤5°C/хв). |
Заключэнне
Дэградацыя тэрмінальнага элемента ў працэсе эксплуатацыі можа быць вынікам спалучэння нечыстаты кварцавай трубкі, забруджвання фланцаў і канструктыўных недахопаў сістэмы. Каб карэнным чынам вырашыць гэту праблему, неабходна аптымізаваць тры аспекты: чысціню матэрыялу, надзейнасць герметызацыі і цеплавую сумяшчальнасць. Кліентам рэкамендуецца прадастаўляць больш падрабязныя даныя працэсу (такія як тэмпературныя крывыя і тыпы газаў) для дакладнага падбору кампанентаў.