‌Optimizarea defectelor și purității în cristale SIC prin acoperirea TAC

1. Densitatea defectelor a scăzut semnificativ

The Acoperire TACelimină aproape complet fenomenul de încapsulare a carbonului prin izolarea contactului direct dintre creuzetul de grafit și topirea sic, reducând semnificativ densitatea defectului microtuburilor. Datele experimentale arată că densitatea defectelor de microtub cauzate de acoperirea cu carbon în cristalele cultivate în crucible acoperite cu TAC este redusă cu mai mult de 90% în comparație cu creuzetele tradiționale de grafit. Suprafața cristalului este uniform convexă și nu există o structură policristalină la margine, în timp ce cruciblele obișnuite de grafit au adesea policristalizare la margine și depresie de cristal și alte defecte.

2. Inhibarea impurității și îmbunătățirea purității

Materialul TAC are o inerție chimică excelentă la vaporii Si, C și N și poate preveni eficient impuritățile, cum ar fi azotul în grafit să se difuzeze în cristal. Testele GDMS și Hall arată că concentrația de azot în cristal a scăzut cu mai mult de 50%, iar rezistivitatea a crescut de 2-3 ori mai mare decât cea a metodei tradiționale. Deși a fost încorporată o cantitate de următoare de TA (proporția atomică <0,1%), conținutul total de impuritate totală a fost redus cu mai mult de 70%, îmbunătățind semnificativ proprietățile electrice ale cristalului.

3.. Morfologia cristalului și uniformitatea creșterii

Acoperirea TAC reglementează gradientul de temperatură la interfața de creștere a cristalului, permițând lingovandul de cristal să crească pe o suprafață curbă convexă și omogenizând rata de creștere a marginilor, evitând astfel fenomenul de policristalizare cauzat de suprasolicitarea marginilor în crucebilele tradiționale de grafit. Măsurarea reală arată că abaterea diametrului a lingourii de cristal cultivate în creuzetul acoperit cu TAC este ≤2%, iar planeitatea suprafeței de cristal (RMS) este îmbunătățită cu 40%.

Mecanismul de reglare a acoperirii TAC pe caracteristicile câmpului termic și transferul de căldură

Comparație performantă a acoperirii TAC cu alte materiale creuzet

‌ Tipul Material‌	‌ rezistență la temperatură‌	‌ Inertness chimical‌	‌ Forța mecanică‌	‌ Densitatea defectelor cristale	‌ Scenarii de aplicare Tipicale
‌ Grafit acoperit	≥2600 ° C.	Nicio reacție cu vapori Si/C	Duritate Mohs 9-10, rezistență puternică de șoc termic	<1 cm⁻² (micropipes)	Creștere cu cristal unic de înaltă puritate 4H/6H-SIC
‌Bare Grafit	≤2200 ° C.	Corodat de Si Vapor care eliberează C	Rezistență scăzută, predispusă la crăpătură	10-50 cm⁻²	Substraturi SIC rentabile pentru dispozitivele electrice
‌ Grafit acoperit	≤1600 ° C.	Reacționează cu Si formând sic₂ la temperaturi ridicate	Duritate ridicată, dar fragilă	5-10 cm⁻²	Materiale de ambalare pentru semiconductori la temperaturi medii
‌Bn creuzet	<2000k	Eliberează impurități N/B.	Rezistență slabă la coroziune	8-15 cm⁻²	Substraturi epitaxiale pentru semiconductori compuși

Acoperirea TAC a obținut o îmbunătățire cuprinzătoare a calității cristalelor SIC printr -un triplu mecanism de barieră chimică, optimizare a câmpului termic și regulament de interfață

• Densitatea microtubului de control al defectelor este mai mică de 1 cm⁻², iar acoperirea cu carbon este eliminată complet
• Îmbunătățirea purității: concentrația de azot <1 × 10¹⁷ cm⁻³, rezistivitate> 10⁴ ω · cm;
• Îmbunătățirea uniformității câmpului termic în eficiența creșterii reduce consumul de energie cu 4% și prelungește viața creuzetului de 2 până la 3 ori.