Degjenerimi gjatë jetës së bartësit lidhet ngushtë me komponentë të tillë si tubat e kuarcit dhe flanxhat, veçanërisht në proceset e materialeve gjysmëpërçuese, fotovoltaike ose me temperatura të larta. Më poshtë është një analizë e faktorëve kryesorë ndikues dhe ndërveprimeve të tyre:
1. Ndikimi i tubave të kuarcit
(1) Pastërtia e materialit dhe papastërtitë
- Papastërtitë metalike (Fe, Cu, Na, etj.):
Jonet metalike në tubat e kuarcit mund të difuzohen në pllakat e silikonit ose në shtresat epitaxiale në temperatura të larta, duke formuar qendra rikombinimi të bartësve dhe duke reduktuar ndjeshëm jetën e tyre.
Indikatorët kryesorë: Përmbajtja e papastërtive metalike duhet të kontrollohet (p.sh., ≤1 ppm, dhe për tubat e kuarcit me pastërti ultra-të lartë ≤0.1 ppm). - Përmbajtja e hidroksilit (OH⁻):
Grupet hidroksil absorbojnë energji në brezën ultravjollcë, duke ndikuar potencialisht në gjenerimin e bartësve të ngarkesës të shkaktuar nga drita, veçanërisht në aplikimet fotovoltaike ose në sensorët UV.
Rekomandim: Zgjidhni tuba kuarci me hidroksil të ulët (p.sh., kuarc sintetik, OH⁻ < 5 ppm).
(2) Defektet strukturore dhe stabiliteti termik
- Mikro-çipura ose devitrifikimi:
Në temperatura të larta, tubat e kuarcit mund të devitrifikohen (p.sh., të transformohen në kristobalit) ose të zhvillojnë çarje nga stresi termik, duke liruar grimca dhe duke kontaminuar mjedisin e procesit.
Marrëdhënia me jetëgjatësinë e bartësit: Pjesëzat që ngjiten në sipërfaqen e waferit të silikonit rrisin shkallën e rikombinimit në ndërfaqe.
Zgjidhje: Përdorni tuba kuarci me pastërti ultra të lartë ose tuba kuarci të dopuara me titan (kundër devitrifikimit, rezistojnë mbi 1200 °C) dhe optimizoni shpejtësitë e ngrohjes/ftohjes (shmangni shokun termik).
2. Ndikimi i flanxhave dhe komponentëve të vulosjes
(1) Kompatibiliteti i materialeve
- Kontaminimi i flanxhës metalike:
Flangët prej çeliku inox ose prej nikel mund të lëshojnë avuj metalikë (p.sh., Cr, Ni) në temperatura të larta, duke kontaminuar murin e brendshëm të tubit prej kuarci ose mostrën përmes transportit në fazën e gazit.
Rasti: Në rritjen epitaxiale të SiC, kontaminimi me metale mund të rrisë dendësinë e gjendjeve ndërfaqësore, duke shkurtuar jetën e bartësve.
Alternativë: Përdorni flanxha qeramike (p.sh., Al₂O₃) ose flanxha me veshje platini.
(2) Performanca e vulosjes
- Marrja e rrjedhjes që shkakton oksidim/ndotje:
Vulosja e dobët e flanxhës mund të fusë oksigjen ose avull uji, të cilat mund të reagojnë me silikonin në temperatura të larta për të formuar shtresa defektive SiO₂, duke rritur rikombinimin sipërfaqësor.
Metoda e zbulimit: Përdorni një detektor rrjedhjesh me spektrometër masash heliumi për të verifikuar performancën e vulosjes (shkalla e rrjedhjes <1×10⁻⁹ mbar·L/s).
3. Ndërveprimet në nivel sistemi
(1) Ndërfaqja tub-flanxhë e kuarcit
- Mos-përputhja e koeficientit të zgjerimit termik (CTE):
Kuarci (CTE ~0,55×10⁻⁶/°C) dhe flanxhat metalike (p.sh., çelik inox, CTE ~16×10⁻⁶/°C) mund të pësojnë deformim nga tensioni në temperatura të larta, duke shkaktuar potencialisht mikro-rrjedhje ose çlirim të grimcave.
Dizajn i përmirësuar: Përdorni struktura vulosëse me gradient (p.sh., tranzicionet e vulave me grafit) ose materiale vulosëse elastike (p.sh., goma fluoro Viton, kufiri i temperaturës <200 °C).
(2) Çrregullim i rrjedhjes së gazit
- Turbullirat e shkaktuara nga struktura e flanxhës:
Diametri i brendshëm i papërshtatshëm i flanxhës ose dizajni me skaje të mprehta mund të shqetësojë rrjedhën e gazit të procesit, duke shkaktuar jo-uniformitet lokal të temperaturës në tubat e kuarcit, gjë që ndikon në uniformitetin e dopimit (dhe në mënyrë të tërthortë në jetëgjatësinë e bartësve).
4. Rekomandime për diagnozën e problemit të klientit
Nëse një klient raporton degradim të jetëgjatësisë së kartës SIM, udhëzoni ata të kontrollojnë aspektet e mëposhtme:
- Inspektimi me grup i tubave të kuarcit: Kërkoni nga furnizuesi raportet ICP-MS (papastërtitë metalike) dhe raportet FTIR (përmbajtja e hidroksilit).
- Inspektimi i flanxhës dhe vulës: Konfirmoni materialin e flanxhës, rezistencën ndaj temperaturës së unazës vulosëse, dhe kontrolloni për zbardhje nga temperatura e lartë (shenja të avullimit të metalit).
- Rishikimi i parametrave të procesit: Krahaso nëse ulja e jetëgjatësisë së bartësit përkon me ndryshime në serinë e tubave/flanxhave prej kuarci ose me rregullime të temperaturës së procesit.
5. Zgjidhjet e rekomanduara
| Shkaku themelor | Masat e përmirësimit |
|---|---|
| Ndoturja metalike nga tubi kuarci | Përdorni tuba kuarci sintetik me pastërti jashtëzakonisht të lartë (p.sh., Heraeus Suprasil®, papastërti metalike <0,1 ppm). |
| Avullimi i metalit nga flanxha | Zëvendësoni me flanxha qeramike ose me flanxha metalike të veshura me platin. |
| Lekazh i vulës | Përdorni unaza O të dyfishta + testim rrjedhjeje me helium, ose adoptoni vulosje metalike (p.sh., shirita bakri për UHV). |
| Devitrifikimi nga stresi termik | Zgjidhni tuba kuarci me pastërti ultra të lartë ose tuba kuarci të dopuara me titan, dhe kontrolloni shpejtësinë e ngrohjes/ftohjes (≤5°C/min). |
Përfundim
Degjenerimi gjatë jetës së përdorimit të bartësit mund të rezultojë nga një kombinim i papastërtive në tubin prej kuarci, kontaminimit të flanxhës dhe defekteve në dizajnin e sistemit. Për të adresuar problemin në mënyrë themelore, duhet të kryhet optimizim në tre aspekte: pastërtia e materialit, besueshmëria e vulosjes dhe përputhshmëria termike. Rekomandohet që klientët të sigurojnë të dhëna më të detajuara të procesit (si kurbat e temperaturës dhe llojet e gazrave) për rekomandime të sakta të komponentëve.