Știri

Aplicarea pieselor de grafit acoperite cu TAC în cuptoare cu un singur cristal

AplicareaPiese din grafit acoperite cu TaCîn cuptoare cu un singur cristal


Partea/1

În creșterea monocristalelor de SiC și AlN folosind metoda transportului fizic al vaporilor (PVT), componentele cruciale precum creuzetul, suportul pentru semințe și inelul de ghidare joacă un rol vital. După cum este descris în Figura 2 [1], în timpul procesului PVT, cristalul de sămânță este poziționat în regiunea cu temperatură mai joasă, în timp ce materia primă SiC este expusă la temperaturi mai ridicate (peste 2400 ℃). Aceasta duce la descompunerea materiei prime, producând compuși SiXCy (incluzând în primul rând Si, SiC₂, Si₂C etc.). Materialul în fază de vapori este apoi transportat din regiunea de temperatură înaltă la cristalul de însămânțare din regiunea de temperatură scăzută, rezultând formarea nucleelor ​​de semințe, creșterea cristalelor și generarea de cristale simple. Prin urmare, materialele de câmp termic utilizate în acest proces, cum ar fi creuzetul, inelul de ghidare a fluxului și suportul pentru cristale de semințe, trebuie să prezinte rezistență la temperatură ridicată fără a contamina materiile prime SiC și monocristalele. În mod similar, elementele de încălzire utilizate în creșterea cristalelor de AlN trebuie să reziste la vaporii de Al și la coroziunea N₂, având în același timp o temperatură eutectică ridicată (cu AlN) pentru a reduce timpul de pregătire a cristalului.


S-a observat că utilizarea materialelor de câmp termic de grafit acoperite cu TaC pentru prepararea SiC [2-5] și AlN [2-3] are ca rezultat produse mai curate cu carbon minim (oxigen, azot) și alte impurități. Aceste materiale prezintă mai puține defecte de margine și rezistivitate mai mică în fiecare regiune. În plus, densitatea microporilor și a gropilor de gravare (după gravarea KOH) este redusă semnificativ, ceea ce duce la o îmbunătățire substanțială a calității cristalului. În plus, creuzetul TaC demonstrează o pierdere în greutate aproape zero, menține un aspect nedistructiv și poate fi reciclat (cu o durată de viață de până la 200 de ore), sporind astfel durabilitatea și eficiența proceselor de preparare a monocristalului.


SMOCHIN. 2. (a) Diagrama schematică a dispozitivului de creștere a lingourilor cu un singur cristal SIC prin metoda PVT

(b) Suport de semințe acoperite cu TAC (inclusiv semințe de sic)

(c) Inel de ghidare din grafit acoperit cu TAC


Încălzitor de creștere a stratului epitaxial MOCVD GaN


PARTEA/2

În domeniul MOCVD (depunerea de vapori chimici metalici-organici) Creșterea GaN, o tehnică crucială pentru creșterea epitaxială a vaporilor de filme subțiri prin reacții de descompunere organometalică, încălzitorul joacă un rol vital în obținerea controlului precis al temperaturii și uniformității în camera de reacție. După cum este ilustrat în figura 3 (a), încălzitorul este considerat componenta de bază a echipamentelor MOCVD. Capacitatea sa de a încălzi rapid și uniform substratul pe perioade îndelungate (inclusiv cicluri de răcire repetate), rezistă la temperaturi ridicate (rezistând la coroziunea gazelor) și menținerea purității filmului afectează direct calitatea depunerii de film, consistența grosimii și performanța CHIP.


Pentru a îmbunătăți performanța și eficiența de reciclare a încălzitoarelor în sistemele de creștere MOCVD GaN, introducerea încălzitoarelor de grafit acoperite cu TaC a avut succes. Spre deosebire de încălzitoarele convenționale care utilizează acoperiri pBN (nitrură de bor pirolitică), straturile epitaxiale GaN crescute folosind încălzitoare TaC prezintă structuri cristaline aproape identice, uniformitate a grosimii, formarea defectelor intrinseci, dopaje de impurități și niveluri de contaminare. În plus, acoperirea TaC demonstrează rezistivitate scăzută și emisivitate scăzută a suprafeței, rezultând o eficiență și uniformitate îmbunătățite a încălzitorului, reducând astfel consumul de energie și pierderile de căldură. Prin controlul parametrilor procesului, porozitatea acoperirii poate fi ajustată pentru a îmbunătăți și mai mult caracteristicile de radiație ale încălzitorului și pentru a prelungi durata de viață a acestuia [5]. Aceste avantaje stabilesc încălzitoarele de grafit acoperite cu TaC ca o alegere excelentă pentru sistemele de creștere MOCVD GaN.

SMOCHIN. 3. (a) Diagrama schematică a dispozitivului MOCVD pentru creșterea epitaxială GAN

(b) Încălzitor de grafit acoperit cu TAC modelat instalat în configurarea MOCVD, cu excepția bazei și a suportului (ilustrație care prezintă bază și suport în încălzire)

( c ) Încălzitor de grafit acoperit cu TAC după creșterea epitaxială de 17 GaN. 


Susceptor acoperit pentru epitaxie (purtător de napolitane)


PARTEA/3

Purtătorul de plachete, o componentă structurală crucială utilizată în prepararea plachetelor semiconductoare de clasa a treia, cum ar fi SiC, AlN și GaN, joacă un rol vital în procesele de creștere a plachetelor epitaxiale. Fabricat în mod obișnuit din grafit, suportul pentru plachetă este acoperit cu SiC pentru a rezista la coroziune de la gazele de proces într-un interval de temperatură epitaxială de la 1100 la 1600 °C. Rezistența la coroziune a stratului de protecție are un impact semnificativ asupra duratei de viață a suportului de napolitană. Rezultatele experimentale au arătat că TaC prezintă o viteză de coroziune de aproximativ 6 ori mai lentă decât SiC atunci când este expus la amoniac la temperatură înaltă. În mediile cu hidrogen cu temperatură înaltă, viteza de coroziune a TaC este chiar de peste 10 ori mai lentă decât SiC.


Dovezile experimentale au demonstrat că tăvile acoperite cu TaC prezintă o compatibilitate excelentă în procesul GaN MOCVD cu lumină albastră fără a introduce impurități. Cu ajustări limitate ale procesului, LED-urile cultivate folosind purtători TaC demonstrează performanță și uniformitate comparabile cu cele cultivate folosind purtători SiC convenționali. În consecință, durata de viață a suporturilor de placă acoperite cu TaC o depășește pe cea a suporturilor de grafit neacoperite și acoperite cu SiC.


Figura. Tava de wafer după utilizare în dispozitivul MOCVD cultivat epitaxial GaN (VEECO P75). Cel din stânga este acoperit cu TAC, iar cel din dreapta este acoperit cu sic.


Metoda de preparare a comunuluiPiese de grafit acoperite cu TaC


Partea/1

Metoda CVD (Depunerea vaporilor chimici):

La 900-2300℃, folosind TaCl5 și CnHm ca surse de tantal și carbon, H₂ ca atmosferă reducătoare, Ar₂as gaz purtător, film de depunere de reacție. Acoperirea pregătită este compactă, uniformă și de înaltă puritate. Cu toate acestea, există unele probleme precum proces complicat, costuri scumpe, control dificil al fluxului de aer și eficiență scăzută a depunerii.

PARTEA/2

Metoda de sinterizare a suspensiei:

Suspensia care conține sursa de carbon, sursa de tantal, dispersant și liant este acoperită pe grafit și sinterizată la temperatură ridicată după uscare. Acoperirea pregătită crește fără orientare regulată, are costuri reduse și este potrivit pentru producția pe scară largă. Rămâne de explorat pentru a obține acoperire uniformă și completă pe grafit mare, pentru a elimina defectele de sprijin și pentru a îmbunătăți forța de legare a acoperirii.

PARTEA/3

Metoda de pulverizare cu plasmă:

Pulberea de TaC este topită prin arc de plasmă la temperatură ridicată, atomizată în picături de temperatură înaltă prin jet de mare viteză și pulverizată pe suprafața materialului de grafit. Este ușor să se formeze stratul de oxid fără vid, iar consumul de energie este mare.


Piesele de grafit acoperite cu TAC trebuie rezolvate


Partea/1

Forță de legare:

Coeficientul de expansiune termică și alte proprietăți fizice între TAC și materialele de carbon sunt diferite, rezistența la acoperire este scăzută, este dificil de evitat fisurile, porii și stresul termic, iar acoperirea este ușor de eliminat în atmosfera reală care conține putregai și proces repetat în creștere și răcire.

PARTEA/2

Puritate:

Acoperirea TaC trebuie să fie de o puritate ultra-înaltă pentru a evita impuritățile și poluarea în condiții de temperatură ridicată, iar standardele de conținut eficiente și standardele de caracterizare a carbonului liber și a impurităților intrinseci de pe suprafața și în interiorul acoperirii complete trebuie convenite.

PARTEA/3

Stabilitate:

Rezistența la temperatură ridicată și rezistența atmosferei chimice peste 2300 ℃ sunt cei mai importanți indicatori pentru a testa stabilitatea acoperirii. Găurile, fisurile, colțurile lipsă și limitele de cereale cu orientare unică sunt ușor de determinat să pătrundă gaze corozive și să pătrundă în grafit, ceea ce duce la o defecțiune a protecției la acoperire.

Partea/4

Rezistență la oxidare:

TaC începe să se oxideze la Ta2O5 când este peste 500℃, iar rata de oxidare crește brusc odată cu creșterea temperaturii și a concentrației de oxigen. Oxidarea suprafeței începe de la granițele de granule și granule mici și formează treptat cristale columnare și cristale sparte, rezultând un număr mare de goluri și găuri, iar infiltrația de oxigen se intensifică până la îndepărtarea stratului de acoperire. Stratul de oxid rezultat are o conductivitate termică slabă și o varietate de culori în aspect.

PARTEA/5

Omogenitate și rugozitate:

Distribuția neuniformă a suprafeței de acoperire poate duce la concentrația de tensiune termică locală, crescând riscul de fisurare și de a sparge. În plus, rugozitatea suprafeței afectează în mod direct interacțiunea dintre acoperire și mediul extern, iar rugozitatea prea mare duce cu ușurință la o frecare sporită cu placa și câmpul termic inegal.

PARTEA/6

Mărimea bobului:

Mărimea uniformă a cerealelor ajută la stabilitatea acoperirii. Dacă dimensiunea bobului este mică, legătura nu este strânsă și este ușor de oxidat și corodat, rezultând un număr mare de fisuri și găuri în marginea cerealelor, ceea ce reduce performanța de protecție a acoperirii. Dacă dimensiunea bobului este prea mare, este relativ aspră, iar acoperirea este ușor de scăpat sub tensiune termică.


Concluzie și perspectivă


In general,Piese de grafit acoperite cu TACpe piață are o cerere uriașă și o gamă largă de perspective de aplicație, curentulPiese de grafit acoperite cu TaCFabricarea mainstream -ului trebuie să se bazeze pe componentele CVD TAC. Cu toate acestea, datorită costului ridicat al echipamentelor de producție TAC CVD și eficienței de depunere limitată, materialele tradiționale de grafit acoperite cu SIC nu au fost complet înlocuite. Metoda de sinterizare poate reduce eficient costul materiilor prime și se poate adapta la forme complexe ale pieselor de grafit, astfel încât să răspundă nevoilor unor scenarii de aplicare mai diferite.


Știri similare
X
We use cookies to offer you a better browsing experience, analyze site traffic and personalize content. By using this site, you agree to our use of cookies. Privacy Policy
Reject Accept