Применение термополевых материалов на основе углерода для выращивания кристаллов карбида кремния

Ⅰ. Введение в материалы SiC:

1. Обзор свойств материала:

The полупроводник третьего поколенияназывается составным полупроводником, и его ширина запрещенной зоны составляет около 3,2 эВ, что в три раза превышает ширину запрещенной зоны полупроводниковых материалов на основе кремния (1,12 эВ для полупроводниковых материалов на основе кремния), поэтому его также называют широкозонным полупроводником. Полупроводниковые устройства на основе кремния имеют физические ограничения, которые трудно преодолеть в некоторых сценариях применения при высоких температурах, высоких давлениях и высоких частотах. Изменение структуры устройства больше не может удовлетворить потребности, и полупроводниковые материалы третьего поколения, представленные SiC иГаНпоявились.

2. Применение устройств SIC:

Благодаря своим особым характеристикам устройства SiC постепенно заменят кремниевые устройства в области высоких температур, высокого давления и высоких частот и будут играть важную роль в связи 5G, микроволновых радарах, аэрокосмической отрасли, транспортных средствах на новой энергии, железнодорожном транспорте, интеллектуальных технологиях. сетки и другие поля.

3. Способ приготовления:

(1)Физический перенос паров (PVT): Температура роста составляет около 2100–2400 ℃. Преимуществами являются отработанная технология, низкая стоимость производства и постоянное улучшение качества и выхода кристаллов. Недостатки заключаются в том, что трудно обеспечить непрерывную подачу материалов и сложно контролировать долю компонентов газовой фазы. В настоящее время трудно получить кристаллы P-типа.

(2)Метод лучших семян (TSSG): Температура роста составляет около 2200 ℃. Преимуществами являются низкая температура роста, низкое напряжение, малое количество дислокационных дефектов, легирование P-типа, 3C.рост кристаллови легкое расширение диаметра. Однако дефекты металлических включений все еще существуют, а непрерывная подача источника Si/C неудовлетворительна.

(3)Высокотемпературное химическое осаждение из паровой фазы (HTCVD): Температура роста составляет около 1600–1900 ℃. Преимуществами являются непрерывная подача сырья, точный контроль соотношения Si/C, высокая чистота и удобное легирование. Недостатками являются высокая стоимость газообразного сырья, высокая сложность технологической обработки термополевых выхлопов, высокая дефектность, низкая техническая подготовленность.

Ⅱ. Функциональная классификациятепловое полематериалы

1. Изоляционная система:

Функция: построить градиент температуры, необходимый длярост кристаллов

Требования: теплопроводность, электропроводность, чистота систем высокотемпературных изоляционных материалов выше 2000 ℃.

2. Тигбсистема:

Функция: 

① Компоненты отопления; 

② Контейнер роста

Требования: удельное сопротивление, теплопроводность, коэффициент термического расширения, чистота

3. TaC-покрытиеКомпоненты:

Функция: подавляет коррозию базового графита кремнием и препятствует включениям углерода.

Требования: Плотность покрытия, толщина покрытия, чистота.

4. Пористый графитКомпоненты:

Функция: 

① Фильтровать компоненты углеродных частиц; 

② Дополнительный источник углерода

Требования: пропускание, теплопроводность, чистота.

ⅢПолем Решение системы теплового поля

Система изоляции:

Внутренний цилиндр углеродной/углеродной изоляции имеет высокую поверхностную плотность, коррозионную стойкость и хорошую тепловую сопротивление. Это может уменьшить коррозию кремния, протекающего от типиля к боковому изоляционному материалу, что обеспечивает стабильность теплового поля.

Функциональные компоненты:

(1)Танталум карбид покрыткомпоненты

(2)Пористый графиткомпоненты

(3)Углеродный/углеродный композиткомпоненты теплового поля