Εφαρμογή τμημάτων γραφίτη με επίστρωση TaC

ΜΕΡΟΣ 1

Το χωνευτήριο, η θήκη για σπόρους και ο δακτύλιος οδηγός σε φούρνο μονού κρυστάλλου SiC και AIN αναπτύχθηκαν με τη μέθοδο PVT

Όπως φαίνεται στο Σχήμα 2 [1], όταν χρησιμοποιείται μέθοδος μεταφοράς φυσικού ατμού (PVT) για την παρασκευή του SiC, ο κρύσταλλος του σπόρου βρίσκεται στην περιοχή σχετικά χαμηλής θερμοκρασίας, η πρώτη ύλη SiC βρίσκεται στην περιοχή σχετικά υψηλής θερμοκρασίας (πάνω από 2400℃), και η πρώτη ύλη αποσυντίθεται για να παραχθεί SiXCy (κυρίως συμπεριλαμβανομένων των Si, SiC₂, Si₂Γ, κλπ.).Το υλικό φάσης ατμού μεταφέρεται από την περιοχή υψηλής θερμοκρασίας στον κρύσταλλο σπόρων στην περιοχή χαμηλής θερμοκρασίας, fσχηματίζοντας πυρήνες σπόρων, ανάπτυξη και δημιουργία μονοκρυστάλλων.Τα υλικά θερμικού πεδίου που χρησιμοποιούνται σε αυτή τη διαδικασία, όπως το χωνευτήριο, ο δακτύλιος καθοδήγησης ροής, η θήκη κρυστάλλων σπόρων, θα πρέπει να είναι ανθεκτικά σε υψηλές θερμοκρασίες και να μην μολύνουν τις πρώτες ύλες SiC και τους μονοκρυστάλλους SiC.Ομοίως, τα θερμαντικά στοιχεία στην ανάπτυξη μονοκρυστάλλων AlN πρέπει να είναι ανθεκτικά σε ατμούς Al, N₂διάβρωση και πρέπει να έχει υψηλή ευτηκτική θερμοκρασία (με AlN) για να συντομεύσει την περίοδο προετοιμασίας των κρυστάλλων.

Βρέθηκε ότι το SiC[2-5] και το AlN[2-3] παρασκευάστηκαν απόΕπικάλυψη TaCΤα υλικά θερμικού πεδίου γραφίτη ήταν καθαρότερα, σχεδόν καθόλου άνθρακας (οξυγόνο, άζωτο) και άλλες ακαθαρσίες, λιγότερα ελαττώματα άκρων, μικρότερη ειδική αντίσταση σε κάθε περιοχή και η πυκνότητα των μικροπόρων και η πυκνότητα του λάκκου χάραξης μειώθηκαν σημαντικά (μετά από χάραξη ΚΟΗ) και η ποιότητα των κρυστάλλων βελτιώθηκε πολύ.Επιπλέον,Χωνευτήριο TaCΟ ρυθμός απώλειας βάρους είναι σχεδόν μηδενικός, η εμφάνιση δεν είναι καταστροφική, μπορεί να ανακυκλωθεί (ζωή έως 200 ώρες), μπορεί να βελτιώσει τη βιωσιμότητα και την αποτελεσματικότητα ενός τέτοιου παρασκευάσματος μονοκρυστάλλου.

ΣΥΚΟ.2. (α) Σχηματικό διάγραμμα της συσκευής καλλιέργειας πλινθωμάτων μονοκρυστάλλου SiC με τη μέθοδο PVT
(β) ΚορυφήΕπικάλυψη TaCβραχίονας σπόρων (συμπεριλαμβανομένων των σπόρων SiC)
(ντο)Δακτύλιος οδηγός γραφίτη με επίστρωση TAC

ΜΕΡΟΣ 2Ο

Θερμαντήρας επιταξιακής στρώσης MOCVD GaN

Όπως φαίνεται στο Σχήμα 3 (α), η ανάπτυξη MOCVD GaN είναι μια τεχνολογία χημικής εναπόθεσης ατμού που χρησιμοποιεί οργανομετρική αντίδραση αποσύνθεσης για την ανάπτυξη λεπτών μεμβρανών με επιταξιακή ανάπτυξη ατμού.Η ακρίβεια θερμοκρασίας και η ομοιομορφία στην κοιλότητα καθιστούν τον θερμαντήρα το πιο σημαντικό βασικό συστατικό του εξοπλισμού MOCVD.Εάν το υπόστρωμα μπορεί να θερμανθεί γρήγορα και ομοιόμορφα για μεγάλο χρονικό διάστημα (υπό επαναλαμβανόμενη ψύξη), η σταθερότητα σε υψηλή θερμοκρασία (αντίσταση στη διάβρωση αερίου) και η καθαρότητα του φιλμ θα επηρεάσουν άμεσα την ποιότητα της εναπόθεσης του φιλμ, τη συνοχή του πάχους, και την απόδοση του τσιπ.

Προκειμένου να βελτιωθεί η απόδοση και η αποδοτικότητα ανακύκλωσης του θερμαντήρα στο σύστημα ανάπτυξης MOCVD GaN,Επικαλυμμένο με TACΗ θερμάστρα γραφίτη εισήχθη με επιτυχία.Σε σύγκριση με το επιταξιακό στρώμα GaN που αναπτύσσεται με συμβατικό θερμαντήρα (χρησιμοποιώντας επικάλυψη pBN), το επιταξιακό στρώμα GaN που αναπτύσσεται με θερμαντήρα TaC έχει σχεδόν την ίδια κρυσταλλική δομή, ομοιομορφία πάχους, εγγενή ελαττώματα, ντόπινγκ ακαθαρσιών και μόλυνση.Επιπλέον, τοΕπικάλυψη TaCέχει χαμηλή ειδική αντίσταση και χαμηλή εκπομπή επιφάνειας, η οποία μπορεί να βελτιώσει την απόδοση και την ομοιομορφία του θερμαντήρα, μειώνοντας έτσι την κατανάλωση ενέργειας και την απώλεια θερμότητας.Το πορώδες της επίστρωσης μπορεί να ρυθμιστεί ελέγχοντας τις παραμέτρους της διαδικασίας για περαιτέρω βελτίωση των χαρακτηριστικών ακτινοβολίας του θερμαντήρα και επέκταση της διάρκειας ζωής του [5].Αυτά τα πλεονεκτήματα κάνουνΕπικάλυψη TaCΟι θερμαντήρες γραφίτη είναι μια εξαιρετική επιλογή για συστήματα ανάπτυξης MOCVD GaN.

ΣΥΚΟ.3. (α) Σχηματικό διάγραμμα συσκευής MOCVD για επιταξιακή ανάπτυξη GaN
(β) Χυτευμένος θερμαντήρας γραφίτη με επίστρωση TAC εγκατεστημένος στη διάταξη MOCVD, εξαιρουμένης της βάσης και του βραχίονα (η εικόνα δείχνει τη βάση και το στήριγμα στη θέρμανση)
(γ) Θερμαντήρας γραφίτη με επίστρωση TAC μετά από επιταξιακή ανάπτυξη 17 GaN.[6]

ΜΕΡΟΣ/3

Επικαλυμμένο υποδοχέα για επιταξία (φορέας γκοφρέτας)

Ο φορέας γκοφρέτας είναι ένα σημαντικό δομικό συστατικό για την παρασκευή SiC, AlN, GaN και άλλων πλακιδίων ημιαγωγών τρίτης κατηγορίας και επιταξιακής ανάπτυξης πλακιδίων.Οι περισσότεροι από τους φορείς πλακών είναι κατασκευασμένοι από γραφίτη και επικαλυμμένοι με επίστρωση SiC για να αντιστέκονται στη διάβρωση από αέρια διεργασίας, με επιταξιακό εύρος θερμοκρασίας από 1100 έως 1600°C, και η αντοχή στη διάβρωση της προστατευτικής επίστρωσης παίζει καθοριστικό ρόλο στη διάρκεια ζωής του φορέα γκοφρέτας.Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι ο ρυθμός διάβρωσης του TaC είναι 6 φορές πιο αργός από το SiC στην αμμωνία υψηλής θερμοκρασίας.Στο υδρογόνο υψηλής θερμοκρασίας, ο ρυθμός διάβρωσης είναι ακόμη περισσότερο από 10 φορές πιο αργός από το SiC.

Έχει αποδειχθεί με πειράματα ότι οι δίσκοι που καλύπτονται με TaC παρουσιάζουν καλή συμβατότητα στη διαδικασία GaN MOCVD του μπλε φωτός και δεν εισάγουν ακαθαρσίες.Μετά από περιορισμένες προσαρμογές διεργασίας, τα led που αναπτύσσονται χρησιμοποιώντας φορείς TaC παρουσιάζουν την ίδια απόδοση και ομοιομορφία με τους συμβατικούς φορείς SiC.Επομένως, η διάρκεια ζωής των παλετών με επίστρωση TAC είναι καλύτερη από αυτή του μελανιού γυμνής πέτρας καιΕπικαλυμμένο με SiCπαλέτες γραφίτη.