ວິທີການເຄືອບ TaC ປັບປຸງການເຕີບໂຕຂອງ SiC Crystal ໃນຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ PVT

ວິທີການເຄືອບ TaC ປັບປຸງການເຕີບໂຕຂອງ SiC Crystal ໃນຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ PVT

ປະຈຸບັນ Silicon carbide (SiC) ຊຸກຍູ້ຄວາມຄືບໜ້າຫຼາຍຢ່າງທີ່ເຫັນໃນລົດໄຟຟ້າ, ເຄື່ອງປ່ຽນພະລັງງານທົດແທນ, ແລະໂມດູນພະລັງງານຄວາມຖີ່ສູງ. ການຜະລິດເສດຖະກິດແລະການປະຕິບັດອຸປະກອນທັງສອງ hinge ກ່ຽວກັບການຂະຫຍາຍຂະຫນາດໄປເຊຍກັນ SiC, ຊຸກຍູ້ຜົນຜະລິດ batch, ແລະສະກັດກັ້ນປະຊາກອນທີ່ບົກຜ່ອງ. ການບັນລຸເປົ້າຫມາຍເຫຼົ່ານີ້ຕ້ອງການຫຼາຍກ່ວາສູດຂະບວນການປັບໄຫມ. ຄວາມສົມບູນແລະຄວາມຍືນຍາວຂອງວັດສະດຸພາກສະຫນາມຄວາມຮ້ອນກາຍເປັນການຕັດສິນໃຈເທົ່າທຽມກັນ, ໂດຍສະເພາະເນື່ອງຈາກເງື່ອນໄຂທີ່ຮຸກຮານພາຍໃນເຕົາອົບທາງກາຍຍະພາບ (PVT).

ໃນ​ບັນ​ດາ​ທາງ​ເລືອກ​ວິ​ສະ​ວະ​ກໍາ​ຫນ້າ​ດິນ​ສໍາ​ລັບ​ພາກ​ສ່ວນ graphite​, Chemical Vapor Deposition (CVD​) ຂອງ Tantalum Carbide (TaC​) ໄດ້​ຮັບ​ການ​ດຶງ​ທີ່​ວັດ​ແທກ​ໄດ້​. ການເຄືອບນີ້ບໍ່ພຽງແຕ່ປົກປ້ອງ substrate; ມັນປ່ຽນແປງຢ່າງຈິງຈັງທາງເຄມີຂອງພື້ນຜິວແລະການຕອບສະຫນອງຄວາມຮ້ອນຂອງອົງປະກອບທີ່ເຫັນວ່າການບໍລິການທີ່ຮຸນແຮງທີ່ສຸດ.

ການເຄືອບ TaC ແມ່ນຫຍັງຢູ່ໃນເຕົາ PVT?

ການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ PVT ດໍາເນີນໄປໂດຍການຍ່ອຍສະຫຼາຍອາຫານສັດ SiC ສູງກວ່າ 2,000°C. ຊະນິດ vapor ທີ່ໄດ້ຮັບຜົນໄດ້ເດີນທາງໄປຫາໄປເຊຍກັນແກ່ນທີ່ເຢັນກວ່າ, ບ່ອນທີ່ການຂົ້ນຂ້ຽວແລະການຫລໍ່ລ້ຽງຄືນໃຫມ່ຄ່ອຍໆສ້າງ boule. ການແລ່ນຄັ້ງດຽວສາມາດຢູ່ໄດ້ຫຼາຍຮ້ອຍຊົ່ວໂມງ. ໃນລະຫວ່າງໄລຍະນີ້, ທຸກໆດ້ານ graphite - ຝາ crucible, ຍຶດແກ່ນ, ແຫວນຄູ່ມື - ປະເຊີນກັບໄອນ້ໍາທີ່ອຸດົມສົມບູນຂອງຊິລິໂຄນ, gradient ຄວາມຮ້ອນທີ່ສຸດ, ແລະຄວາມກົດດັນກົນຈັກຈາກການຂະຫຍາຍຄວາມຮ້ອນບໍ່ກົງກັນ.

ໂດຍບໍ່ມີຊັ້ນປ້ອງກັນ, graphite ຜ່ານສອງເສັ້ນທາງການເຊື່ອມໂຊມຂະຫນານ. ອັນໜຶ່ງແມ່ນທາງກາຍະພາບ: ການເຊາະເຈື່ອນຂອງພື້ນຜິວຈະປ່ອຍອະນຸພາກຄາບອນທີ່ດີເຂົ້າໄປໃນກະແສອາຍ. ອີກອັນໜຶ່ງແມ່ນສານເຄມີ: ໄອຊິລິຄອນເຮັດປະຕິກິລິຍາກັບກຼາຟິດເພື່ອສ້າງເປັນ SiC ທີ່ລະເຫີຍ ຫຼືຊະນິດຕົວກາງອື່ນໆ, ເຮັດໃຫ້ຝາອົງປະກອບບາງໆລົງເລື້ອຍໆ. ທັງສອງເສັ້ນທາງແນະນໍາກຸ່ມຄາບອນຫຼືຮອຍເປື້ອນຂອງໂລຫະເຂົ້າໄປໃນໄປເຊຍກັນທີ່ເຕີບໃຫຍ່, ແລະທັງສອງເຮັດໃຫ້ອາຍຸການໃຊ້ງານຂອງເຟີນີເຈີ furnace ລາຄາແພງ.

ການເຄືອບ CVD TaC ຂັດຂວາງກົນໄກເຫຼົ່ານີ້. ຊັ້ນເຄືອບແມ່ນຄວບຄຸມດ້ວຍ stoichiometrically, ບໍ່ມີຮູຂຸມຂົນ, ແລະຕິດກັບຊັ້ນຍ່ອຍ graphite. ມັນນໍາສະເຫນີໃບຫນ້າ inert ທາງເຄມີຕໍ່ກັບ vapor ອຸນຫະພູມສູງ, ສະນັ້ນ graphite ທີ່ຕິດພັນບໍ່ເຄີຍຕິດຕໍ່ໂດຍກົງກັບສະພາບແວດລ້ອມ reactive. ການ​ແຍກ​ຕົວ​ນີ້​ໂດຍ​ພື້ນຖານ​ແລ້ວ​ຈະ​ປ່ຽນ​ເສັ້ນທາງ​ການ​ປົນ​ເປື້ອນ.

ສັງເກດເຫັນການປັບປຸງຄຸນນະພາບຂອງໄປເຊຍກັນ

ຜູ້ປູກ Crystal ມັກຈະລາຍງານວ່າອົງປະກອບທີ່ເຄືອບ taC ກ່ຽວຂ້ອງກັບການລວມເອົາຄາບອນຕ່ໍາແລະການຢຸດເຊົາ micropipe. ຄໍາອະທິບາຍແມ່ນຢູ່ໃນຄວາມສາມາດຂອງການເຄືອບເພື່ອຮັກສາສະພາບຫນ້າດິນຄົງທີ່ໃນທົ່ວໄລຍະຫຼາຍ. ກຣາຟ໌ທີ່ບໍ່ໄດ້ເຄືອບຈະປ່ຽນແປງຕາມການເວລາ - ຄວາມຮູຂຸມຂົນຂອງມັນເພີ່ມຂຶ້ນ, ການປ່ອຍອາຍພິດຂອງມັນປ່ຽນແປງ, ແລະການແຜ່ກະຈາຍຂອງອຸນຫະພູມທ້ອງຖິ່ນຂອງມັນລອຍ. ການປ່ຽນແປງເທື່ອລະກ້າວເຫຼົ່ານີ້ລົບກວນຄວາມສົມມາຂອງພາກສະຫນາມຄວາມຮ້ອນທີ່ຈໍາເປັນສໍາລັບການຂະຫຍາຍຕົວ radial ເປັນເອກະພາບ.

ພາກສະຫນາມຄວາມຮ້ອນທີ່ຫມັ້ນຄົງ, ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ຮັກສາລະດັບອຸນຫະພູມຕາມແກນແລະ radial ທີ່ຈໍາເປັນສໍາລັບການເຕີບໂຕຂອງຂັ້ນຕອນທີ່ຄວບຄຸມຢູ່ດ້ານແກ່ນ. ດ້ວຍການເຄືອບ TaC, ພາຍໃນ crucible ຮັກສາເລຂາຄະນິດຕົ້ນສະບັບຂອງຕົນແລະການປ່ອຍຄວາມຮ້ອນໃນໄລຍະຮອບວຽນການຂະຫຍາຍຕົວຫຼາຍ. ຜົນໄດ້ຮັບແມ່ນການແຜ່ກະຈາຍຂອງ metrics ຄຸນນະພາບໄປເຊຍກັນທີ່ເຄັ່ງຄັດຈາກການແລ່ນໄປຫາແລ່ນ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ສ່ວນຫນຶ່ງຂອງ wafers ທີ່ໃຊ້ໄດ້ໂດຍກົງຕໍ່ boule.

ອາຍຸການຂະຫຍາຍອົງປະກອບ ແລະຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນການດໍາເນີນງານ

ກໍລະນີເສດຖະກິດສໍາລັບການເຄືອບ TaC ມັກຈະພັກຜ່ອນຕະຫຼອດຊີວິດ. ອົງປະກອບຂອງ Graphite ໃນຮູບແບບທີ່ບໍ່ເຄືອບອາດຈະຕ້ອງການທົດແທນຫຼັງຈາກການຂະຫຍາຍຕົວ 10-20 ແລ່ນ, ຂຶ້ນກັບໂປຣໄຟລ໌ອຸນຫະພູມສະເພາະແລະໄລຍະເວລາແລ່ນ. ທຽບເທົ່າ TaC-coated, ໃນການດໍາເນີນງານ furnace ເອກະສານ, ປົກກະຕິບັນລຸ 2-3 ເທົ່າຂອງຊີວິດການບໍລິການກ່ອນທີ່ຈະສະແດງໃຫ້ເຫັນການສູນເສຍນ້ໍາທີ່ວັດແທກໄດ້ຫຼື roughening ດ້ານ.

ຄວາມທົນທານນີ້ແມ່ນມາຈາກຈຸດລະລາຍສູງຂອງສານເຄືອບ (ເກີນ 3,800 ອົງສາເຊ) ແລະຄ່າສໍາປະສິດການແຜ່ກະຈາຍຕໍ່າສໍາລັບທັງຄາບອນ ແລະຊິລິຄອນ. ເຖິງແມ່ນວ່າຢູ່ທີ່ 2,200 ° C, ການແຜ່ກະຈາຍໃນທົ່ວສ່ວນຕິດຕໍ່ຂອງສານເຄືອບ - substrate ຍັງຄົງມີຫນ້ອຍ. ການເຄືອບບໍ່ຮົ່ວ, flake, ຫຼື delaminate ພາຍໃຕ້ວົງຈອນຄວາມຮ້ອນ, ສະຫນອງໃຫ້ຕົວກໍານົດການ deposition CVD ໄດ້ຖືກປັບປຸງຢ່າງຖືກຕ້ອງ. ໄລຍະຫ່າງທີ່ຍາວກວ່າລະຫວ່າງການທົດແທນອົງປະກອບແປວ່າຮອບວຽນ cooldown-heatup ຂອງເຕົາໄຟຫນ້ອຍລົງ, ແຮງງານຫນ້ອຍລົງສໍາລັບການທໍາລາຍແລະການປະກອບໃຫມ່, ແລະການບໍລິໂພກຕ່ໍາຂອງຫຼັກຊັບ graphite ຄວາມບໍລິສຸດສູງ.

ຂໍ້ມູນຈໍາເພາະຂອງຄວາມບໍລິສຸດທີ່ສໍາຄັນສໍາລັບ semiconductors

ສໍາລັບ SiC ລະດັບອຸປະກອນ, ຄວາມບໍ່ສະອາດຂອງໂລຫະໃນລະດັບສ່ວນຕໍ່ລ້ານສາມາດທໍາລາຍອາຍຸການຂອງຜູ້ໃຫ້ບໍລິການແລະແຮງດັນທີ່ແຕກຫັກ. ສະນັ້ນການເຄືອບຂອງມັນເອງຕ້ອງເປັນ semiconductor-compatible. CVD TaC ປຸງແຕ່ງຈາກຄາຣະວາທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງບັນລຸຄວາມບໍລິສຸດທີ່ເປັນເອກະສານຂອງ 99.999841%. ຕົວເລກນີ້ບໍ່ແມ່ນເລື່ອງບັງເອີນ: ມັນສະທ້ອນເຖິງການຄວບຄຸມໂດຍເຈດຕະນາຕໍ່ກັບການຊໍາລະລ້າງອາຍແກັສຄາກ່ອນ, ຄວາມສະອາດຂອງເຕົາປະຕິກອນ, ແລະການຈັດການຫຼັງການຖິ້ມຂີ້ເຫຍື້ອ. ໃນ​ລະ​ດັບ​ຄວາມ​ບໍ​ລິ​ສຸດ​ນີ້​, ທຸກ​ຊະ​ນິດ​ຂອງ​ໂລ​ຫະ​ທີ່​ອາດ​ຈະ​ແຜ່​ອອກ​ຈາກ​ການ​ເຄືອບ​ເຂົ້າ​ໄປ​ໃນ​ໄລ​ຍະ vapor ຍັງ​ຄົງ​ຕ​່​ໍ​າ​ຈໍາ​ກັດ​ການ​ກວດ​ສອບ​ການ​ວິ​ເຄາະ​ສໍາ​ລັບ​ໄລ​ຍະ​ການ​ຂະ​ຫຍາຍ​ຕົວ​ປົກ​ກະ​ຕິ​.

ຊິ້ນສ່ວນ Graphite ທີ່ເຄືອບທົ່ວໄປ

ພື້ນທີ່ຄວາມຮ້ອນ PVT ໂດຍທົ່ວໄປປະກອບມີຫ້າຫາແປດອົງປະກອບ graphite ທີ່ແຕກຕ່າງກັນທີ່ສາມາດໄດ້ຮັບຜົນປະໂຫຍດຈາກຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ TaC:

Crucibles, ເຊິ່ງບັນຈຸຝຸ່ນແຫຼ່ງ SiC ແລະຮັກສາອຸນຫະພູມສູງສຸດ.

ຜູ້ຖືແກ່ນ, ເຊິ່ງຍຶດເອົາໄປເຊຍກັນຂອງແກ່ນແລະຕ້ອງການການຕິດຕໍ່ຄວາມຮ້ອນທີ່ຊັດເຈນ.

ວົງແຫວນຄູ່ມື, ເຊິ່ງສ້າງເສັ້ນທາງການໄຫຼຂອງອາຍໄປສູ່ແກ່ນ.

ແຫວນ Crucible ແລະ spacers, ເຊິ່ງກໍານົດຊ່ອງຫວ່າງລະຫວ່າງແຫຼ່ງແລະແກ່ນ.

ໄສ້ insulation ເພີ່ມເຕີມຫຼືສະຫນັບສະຫນູນ posts ໃນການອອກແບບ furnace ສະເພາະໃດຫນຶ່ງ.

ການເຄືອບທັງໝົດ ຫຼື ສ່ວນຫຼາຍຂອງພາກສ່ວນເຫຼົ່ານີ້ຈະສ້າງສະພາບພື້ນຜິວທີ່ສອດຄ່ອງທົ່ວເຂດຮ້ອນ, ແທນທີ່ຈະມີພື້ນຜິວທີ່ເຄືອບ ແລະ ບໍ່ມີການເຄືອບປະສົມກັນ ເຊິ່ງສາມາດແນະນຳຄວາມບໍ່ສົມດຸນທາງຄວາມຮ້ອນ ຫຼື ສານເຄມີທີ່ເປັນທ້ອງຖິ່ນໄດ້.

ເປັນຫຍັງ CVD ຫຼາຍກວ່າວິທີການເງິນຝາກອື່ນໆ?

ບໍ່ແມ່ນການເຄືອບ TaC ທັງໝົດປະຕິບັດຄືກັນ. ເສັ້ນທາງການສີດພົ່ນ plasma ຫຼື pack cementation ຜະລິດຊັ້ນທີ່ຫນາກວ່າແຕ່ມີ porosity ສູງກວ່າ, ການຍຶດເກາະທີ່ບໍ່ດີ, ແລະມີຄວາມສ່ຽງຫຼາຍຂອງການ spallation ພາຍໃຕ້ການຊ໊ອກຄວາມຮ້ອນ. CVD ແຍກຕົວມັນເອງໄດ້ໂດຍການຂະຫຍາຍຕົວຂອງອາຕອມຂອງອາຕອມການເຄືອບຈາກຄາຣະວາຂອງໄລຍະ vapor. ນີ້ເຮັດໃຫ້ໂຄງສ້າງຈຸລະພາກທີ່ມີຄວາມຫນາແຫນ້ນເຕັມທີ່ດ້ວຍຂະຫນາດເມັດພືດຕາມລໍາດັບຂອງ micrometers ຈໍານວນຫນ້ອຍແລະຄວາມຫນາແຫນ້ນພາຍໃນ ± 5 μmໃນທົ່ວອົງປະກອບຂະຫນາດໃຫຍ່.

ຄວາມຫນາຂອງ CVD TaC ມາດຕະຖານຖືກກໍານົດຢູ່ທີ່ 30 ± 5 μmສໍາລັບ crucibles PVT ສ່ວນໃຫຍ່ແລະຜູ້ຖື. ສໍາລັບ furnaces ແລ່ນຮອບວຽນຂະຫຍາຍຫຼືອຸນຫະພູມສູງສຸດທີ່ສູງຂຶ້ນ, ຄວາມຫນາທີ່ກໍາຫນົດເອງໄດ້ເຖິງ 40 μm. ການເຄືອບທີ່ຫນາກວ່າຈະເພີ່ມຄວາມຍາວຂອງອຸປະສັກການແຜ່ກະຈາຍແຕ່ຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີການຈັບຄູ່ຢ່າງລະມັດລະວັງກັບຄ່າສໍາປະສິດການຂະຫຍາຍຄວາມຮ້ອນຂອງຊັ້ນໃຕ້ດິນ graphite ເພື່ອຫຼີກເວັ້ນການຄວາມກົດດັນດ້ານຫນ້າ - ເປັນປັດໃຈທີ່ມີລັກສະນະດີໃນການອອກແບບຂະບວນການ CVD.

ການພິຈາລະນາການປະຕິບັດສໍາລັບການຮັບຮອງເອົາ

ສິ່ງອໍານວຍຄວາມສະດວກທີ່ປ່ຽນຈາກອົງປະກອບທີ່ບໍ່ເຄືອບໄປເປັນອົງປະກອບທີ່ເຄືອບ TaC ຄວນຄາດວ່າຈະມີການປັບຕົວໃນການຄວບຄຸມອຸນຫະພູມ. ການເຄືອບປ່ຽນແປງການລະບາຍອາກາດຂອງພື້ນຜິວ, ເຊິ່ງສາມາດປ່ຽນການອ່ານ pyrometer ຫຼືການປັບຄ່າໄຟຟ້າໄປສູ່ອຸນຫະພູມໂດຍ 20-50 ° C. ການປ່ຽນແປງນີ້ແມ່ນສາມາດຄາດເດົາໄດ້ ແລະສາມາດເຮັດຊ້ຳໄດ້, ສະນັ້ນການປັບທຽບສັ້ນຈຶ່ງພຽງພໍເພື່ອຕັ້ງຈຸດຕັ້ງຄວາມຮ້ອນທີ່ຖືກຕ້ອງຄືນໃໝ່. ຫຼັງຈາກການຊົດເຊີຍເບື້ອງຕົ້ນນັ້ນ, ລະບົບການເຄືອບຈະປະຕິບັດຢ່າງສະຫມໍ່າສະເຫມີໃນທົ່ວການແລ່ນຫຼາຍກ່ວາຄູ່ຮ່ວມງານທີ່ບໍ່ມີການເຄືອບ, ຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຕ້ອງການສໍາລັບການປັບຕໍ່ໄລຍະ.

ສະຫຼຸບ

ການຜະລິດ SiC ທີ່ອີງໃສ່ PVT ວາງຄວາມຕ້ອງການພິເສດກ່ຽວກັບອົງປະກອບພາກສະຫນາມຄວາມຮ້ອນ graphite. ການເຄືອບ CVD TaC ແກ້ໄຂຄວາມຕ້ອງການເຫຼົ່ານີ້ໂດຍຜ່ານສີ່ຜົນກະທົບທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ກັນ: ມັນສະກັດກັ້ນການປ່ອຍອະນຸພາກຄາບອນ, ມັນສະກັດກັ້ນການໂຈມຕີຊິລິໂຄນເທິງຊັ້ນໃຕ້ດິນ, ມັນຮັກສາຄວາມສົມມາດຂອງພາກສະຫນາມຄວາມຮ້ອນໃນໄລຍະການຂະຫຍາຍການແລ່ນ, ແລະມັນ prolongs ໄລຍະການທົດແທນອົງປະກອບ. ຜົນ​ໄດ້​ຮັບ​ເຫຼົ່າ​ນີ້​ຮ່ວມ​ກັນ​ປັບ​ປຸງ​ຄວາມ​ບໍ​ລິ​ສຸດ​ໄປ​ເຊຍ​ກັນ​, ເພີ່ມ​ທະ​ວີ​ການ​ຜົນ​ຜະ​ລິດ​ທີ່​ສາ​ມາດ​ໃຊ້​ໄດ້​ຕໍ່ boule​, ແລະ​ຫຼຸດ​ຜ່ອນ​ການ​ປະ​ກອບ​ສ່ວນ​ຄ່າ​ໃຊ້​ຈ່າຍ​ຕໍ່ wafer ຈາກ​ພາກ​ສ່ວນ​ອຸ​ປະ​ກອນ​. ເນື່ອງຈາກຂະຫນາດຂອງ SiC wafer ກ້າວໄປສູ່ 200 ມມແລະຄວາມຕ້ອງການຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງຂໍ້ບົກພ່ອງໄດ້ເຄັ່ງຄັດຕື່ມອີກ, ການຮັບຮອງເອົາການເຄືອບດ້ານວິສະວະກໍາເຊັ່ນ TaC ມີແນວໂນ້ມທີ່ຈະຂະຫຍາຍຈາກທາງເລືອກໄປສູ່ການກໍານົດພື້ນຖານໃນສາຍການຜະລິດຂັ້ນສູງ.