Застосування матеріалів теплового поля на основі вуглецю для вирощування кристалів карбіду кремнію

Ⅰ. Вступ до матеріалів SiC:

1. Огляд властивостей матеріалу:

Theнапівпровідник третього поколінняназивається складним напівпровідником, і його ширина забороненої зони становить приблизно 3,2 еВ, що втричі перевищує ширину забороненої зони напівпровідникових матеріалів на основі кремнію (1,12 еВ для напівпровідникових матеріалів на основі кремнію), тому його також називають широкозонним напівпровідником. Напівпровідникові пристрої на основі кремнію мають фізичні обмеження, які важко подолати в деяких сценаріях застосування з високими температурами, високим тиском і високою частотою. Коригування структури пристрою більше не може задовольнити потреби, і напівпровідникові матеріали третього покоління, представлені SiC таGaNвиникли.

2. Застосування пристроїв SiC:

Завдяки своїм особливим характеристикам пристрої на основі кремнію поступово замінять кремнієві пристрої в області високих температур, високого тиску та високої частоти та відіграватимуть важливу роль у зв’язку 5G, мікрохвильових радарах, аерокосмічній галузі, транспортних засобах з новою енергією, залізничному транспорті, інтелектуальному транспорті. сітки та інші поля.

3. Спосіб приготування:

(1)Фізичний транспорт парів (PVT): Температура росту приблизно 2100~2400 ℃. Перевагами є розвинена технологія, низька вартість виробництва та постійне покращення якості та виходу кристалів. Недоліки полягають у тому, що важко безперервно подавати матеріали та важко контролювати частку компонентів газової фази. В даний час важко отримати кристали P-типу.

(2)Метод розчину верхнього насіння (TSSG): Температура росту близько 2200 ℃. Перевагами є низька температура росту, низька напруга, мало дислокаційних дефектів, легування P-типу, 3Cріст кристалів, і легке розширення діаметра. Проте дефекти металевих включень все ще існують, і безперервне постачання джерела Si/C є поганим.

(3)Високотемпературне хімічне осадження з парової фази (HTCVD): Температура росту приблизно 1600~1900 ℃. Перевагами є постійне постачання сировини, точний контроль співвідношення Si/C, висока чистота та зручне легування. Недоліками є висока вартість газоподібної сировини, висока складність технічної обробки викидів термічного поля, висока дефектність, низька технічна зрілість.

Ⅱ. Функціональна класифікаціятеплове полематеріалів

1. Система ізоляції:

Функція: побудувати температурний градієнт, необхідний дляріст кристалів

Вимоги: Теплопровідність, електропровідність, чистота високотемпературних ізоляційних систем вище 2000 ℃

2. Тигельсистема:

функція: 

① Нагрівальні компоненти; 

② Ємність для вирощування

Вимоги: питомий опір, теплопровідність, коефіцієнт теплового розширення, чистота

3. Покриття TaCкомпоненти:

Функція: перешкоджає корозії основного графіту Si та пригнічує включення C

Вимоги: Щільність покриття, товщина покриття, чистота

4. Пористий графіткомпоненти:

функція: 

① Компоненти вугільного фільтра; 

② Додаткове джерело вуглецю

Вимоги: Коефіцієнт пропускання, теплопровідність, чистота

Ⅲ. Рішення системи теплового поля

Система ізоляції:

Внутрішній циліндр із вуглецевої/вуглецевої композитної ізоляції має високу поверхневу щільність, стійкість до корозії та хорошу стійкість до термічного удару. Це може зменшити корозію кремнію, який просочується з тигля на бічний ізоляційний матеріал, тим самим забезпечуючи стабільність теплового поля.

Функціональні компоненти:

(1)Покритий карбідом танталукомпоненти

(2)Пористий графіткомпоненти

(3)Карбон/вуглецевий композиткомпоненти теплового поля