¿Por qué el recubrimiento de carburo tantalum (TAC) es superior al recubrimiento de carburo de silicio (SIC) en el crecimiento de un solo cristal de SIC? - Semiconductor Vetek

Como todos sabemos, Sic Single Crystal, como un material semiconductor de tercera generación con excelente rendimiento, ocupa una posición fundamental en el procesamiento de semiconductores y los campos relacionados. Para mejorar la calidad y el rendimiento de los productos de cristal único SiC, además de la necesidad de unaProceso de crecimiento de cristal único, debido a su temperatura de crecimiento de un solo cristal de más de 2400 ℃, el equipo de proceso, especialmente la bandeja de grafito necesaria para el crecimiento de un solo cristal de SIC y el crisol de grafito en el horno de crecimiento de un solo cristal de SIC y otras piezas de grafito relacionadas tienen requisitos extremadamente estrictos para la limpieza. . 

Las impurezas introducidas por estas partes de grafito al cristal único SIC deben controlarse debajo del nivel PPM. Por lo tanto, se debe preparar un recubrimiento contra la contaminación resistente a alta temperatura en la superficie de estas partes de grafito. De lo contrario, debido a su débil resistencia e impurezas de unión intercristalina, el grafito puede hacer que se contamine fácilmente los cristales individuales de SIC.

Las cerámicas TaC tienen un punto de fusión de hasta 3880°C, alta dureza (dureza Mohs 9-10), gran conductividad térmica (22W·m^-1· K⁻¹), y un pequeño coeficiente de expansión térmica (6,6 × 10⁻⁶K⁻¹). Presentan una excelente estabilidad termoquímica y excelentes propiedades físicas, y tienen buena compatibilidad química y mecánica con grafito yCompuestos C/C. Son materiales de recubrimiento anticontaminación ideales para piezas de grafito necesarias para el crecimiento de monocristales de SiC.

En comparación con las cerámicas TaC, los recubrimientos de SiC son más adecuados para su uso en escenarios por debajo de 1800 °C y generalmente se usan para varias bandejas epitaxiales, generalmente bandejas epitaxiales LED y bandejas epitaxiales de silicio monocristalino.

A través de un análisis comparativo específico,revestimiento de carburo tantalum (TAC)es superior arevestimiento de carburo de silicio (SiC)En el proceso de crecimiento de un solo cristal de SIC, 

Principalmente en los siguientes aspectos:

● Resistencia de alta temperatura:

El recubrimiento TAC tiene una mayor estabilidad térmica (punto de fusión de hasta 3880 ° C), mientras que el recubrimiento SIC es más adecuado para un entorno de baja temperatura (por debajo de 1800 ° C). Esto también determina que en el crecimiento del cristal único SIC, el recubrimiento de TAC puede resistir completamente la temperatura extremadamente alta (hasta 2400 ° C) requerida por el proceso de transporte de vapor físico (PVT) de crecimiento de cristal de SiC.

●  Estabilidad térmica y estabilidad química:

En comparación con el recubrimiento de SiC, el TaC tiene mayor inercia química y resistencia a la corrosión. Esto es esencial para evitar la reacción con los materiales del crisol y mantener la pureza del cristal en crecimiento. Al mismo tiempo, el grafito recubierto de TaC tiene mejor resistencia a la corrosión química que el grafito recubierto de SiC, puede usarse de manera estable a altas temperaturas de 2600° y no reacciona con muchos elementos metálicos. Es el mejor recubrimiento en los escenarios de crecimiento de obleas y crecimiento de monocristales de semiconductores de tercera generación. Esta inercia química mejora significativamente el control de la temperatura y las impurezas en el proceso y prepara obleas de carburo de silicio de alta calidad y obleas epitaxiales relacionadas. Es especialmente adecuado para equipos MOCVD para cultivar monocristales de GaN o AiN y equipos PVT para cultivar monocristales de SiC, y la calidad de los monocristales cultivados mejora significativamente.

●  Reducir las impurezas:

El recubrimiento de TaC ayuda a limitar la incorporación de impurezas (como nitrógeno), que pueden causar defectos como los microtubos en los cristales de SiC. Según una investigación de la Universidad de Europa del Este en Corea del Sur, la principal impureza en el crecimiento de los cristales de SiC es el nitrógeno, y los crisoles de grafito recubiertos de carburo de tantalio pueden limitar eficazmente la incorporación de nitrógeno de los cristales de SiC, reduciendo así la generación de defectos como los microtubos. y mejorar la calidad del cristal. Los estudios han demostrado que, en las mismas condiciones, las concentraciones de portadores de obleas de SiC cultivadas en crisoles de grafito con revestimiento de SiC tradicionales y crisoles con revestimiento de TAC son de aproximadamente 4,5 × 10¹⁷/cm y 7.6 × 10¹⁵/cm, respectivamente.

●  Reducir los costos de producción:

Actualmente, el coste de los cristales de SiC sigue siendo elevado, de los cuales el coste de los consumibles de grafito representa alrededor del 30%. La clave para reducir el coste de los consumibles de grafito es aumentar su vida útil. Según datos del equipo de investigación británico, el recubrimiento de carburo de tantalio puede prolongar la vida útil de las piezas de grafito entre un 35 y un 55 %. Según este cálculo, reemplazar únicamente el grafito recubierto de carburo de tantalio puede reducir el costo de los cristales de SiC entre un 12% y un 18%.

Resumen

Comparación de la capa de TaC y la capa de SIC con resistencia a altas temperaturas, propiedades térmicas, propiedades químicas, reducción de la calidad, disminución de la producción, baja producción, etc. propiedades físicas angulares, descripción completa de la belleza de la capa de SiC (TaC) en la longitud de producción del cristal de SiC irremplazabilidad.

¿Por qué elegir el semiconductor Vetek?

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