Tại sao lớp phủ tantalum cacbua (TaC) lại vượt trội hơn lớp phủ cacbua silic (SiC) trong quá trình tăng trưởng đơn tinh thể SiC? - Chất bán dẫn VeTek

Như chúng ta đã biết, tinh thể đơn SiC, là vật liệu bán dẫn thế hệ thứ ba với hiệu suất tuyệt vời, chiếm vị trí then chốt trong xử lý chất bán dẫn và các lĩnh vực liên quan. Để nâng cao chất lượng và năng suất của các sản phẩm đơn tinh thể SiC, ngoài nhu cầu về một thiết bị phù hợpquá trình tăng trưởng đơn tinh thể, do nhiệt độ tăng trưởng đơn tinh thể hơn 2400oC, thiết bị xử lý, đặc biệt là khay than chì cần thiết cho sự tăng trưởng đơn tinh thể SiC và nồi nấu kim loại trong lò tăng trưởng tinh thể đơn SiC và các bộ phận than chì liên quan khác có yêu cầu cực kỳ nghiêm ngặt về độ sạch . 

Các tạp chất do các bộ phận than chì này đưa vào tinh thể đơn SiC phải được kiểm soát dưới mức ppm. Do đó, phải chuẩn bị một lớp phủ chống ô nhiễm chịu nhiệt độ cao trên bề mặt của các bộ phận than chì này. Mặt khác, do độ bền liên kết giữa các tinh thể yếu và tạp chất, than chì có thể dễ dàng làm cho các tinh thể đơn SiC bị ô nhiễm.

Gốm TAC có điểm nóng chảy lên tới 3880 ° C, độ cứng cao (độ cứng của MOHS 9-10), độ dẫn nhiệt lớn (22W · m^-1· K¹) và hệ số giãn nở nhiệt nhỏ (6,6 × 10⁶K¹). Chúng thể hiện sự ổn định nhiệt hóa tuyệt vời và tính chất vật lý tuyệt vời, đồng thời có khả năng tương thích hóa học và cơ học tốt với than chì vàVật liệu tổng hợp C/C. Chúng là vật liệu phủ chống ô nhiễm lý tưởng cho các bộ phận than chì cần thiết cho sự phát triển đơn tinh thể SiC.

So với gốm TaC, lớp phủ SiC phù hợp hơn để sử dụng trong các tình huống dưới 1800°C và thường được sử dụng cho các khay epiticular khác nhau, điển hình là khay epiticular LED và khay epiticular silicon đơn tinh thể.

Qua phân tích so sánh cụ thể,lớp phủ cacbua tantalum (TAC)vượt trội hơnlớp phủ silicon cacbua (SiC)Trong quá trình tăng trưởng tinh thể đơn sic, 

Chủ yếu ở các khía cạnh sau:

●  Khả năng chịu nhiệt độ cao:

Lớp phủ TaC có độ ổn định nhiệt cao hơn (nhiệt độ nóng chảy lên tới 3880°C), trong khi lớp phủ SiC phù hợp hơn với môi trường nhiệt độ thấp (dưới 1800°C). Điều này cũng xác định rằng trong quá trình phát triển của tinh thể đơn SiC, lớp phủ TaC hoàn toàn có thể chịu được nhiệt độ cực cao (lên tới 2400°C) theo yêu cầu của quá trình vận chuyển hơi vật lý (PVT) của quá trình phát triển tinh thể SiC.

● Độ ổn định nhiệt và ổn định hóa học:

So với lớp phủ SiC, TaC có độ trơ hóa học và khả năng chống ăn mòn cao hơn. Điều này là cần thiết để ngăn chặn phản ứng với vật liệu nấu chảy và duy trì độ tinh khiết của tinh thể đang phát triển. Đồng thời, than chì phủ TaC có khả năng chống ăn mòn hóa học tốt hơn than chì phủ SiC, có thể sử dụng ổn định ở nhiệt độ cao 2600° và không phản ứng với nhiều nguyên tố kim loại. Đây là lớp phủ tốt nhất trong các kịch bản ăn mòn và tăng trưởng đơn tinh thể bán dẫn thế hệ thứ ba. Tính trơ hóa học này cải thiện đáng kể khả năng kiểm soát nhiệt độ và tạp chất trong quy trình, đồng thời chuẩn bị các tấm silicon cacbua chất lượng cao và các tấm epiticular liên quan. Nó đặc biệt thích hợp cho thiết bị MOCVD để phát triển các tinh thể đơn GaN hoặc AiN và thiết bị PVT để phát triển các tinh thể đơn SiC và chất lượng của các tinh thể đơn đã phát triển được cải thiện đáng kể.

● Giảm tạp chất:

Lớp phủ TAC giúp hạn chế sự kết hợp của tạp chất (như nitơ), có thể gây ra các khiếm khuyết như microtubes trong các tinh thể SIC. Theo nghiên cứu của Đại học Đông Âu ở Hàn Quốc, sự tạp chất chính trong sự phát triển của các tinh thể SiC là nitơ, và các loại cây trồng than chì phủ cacatit tantalum có thể hạn chế hiệu quả sự kết hợp nitơ của các tinh thể SIC, do đó làm giảm việc tạo ra các khuyết tật như microtubes như microtubes và cải thiện chất lượng tinh thể. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng trong cùng một điều kiện, nồng độ của các tấm spi được phát triển trong lớp vỏ than chì của lớp phủ sic truyền thống và các lớp phủ lớp phủ TAC là khoảng 4,5 × 10¹⁷/cm và 7,6×10¹⁵/cm tương ứng.

● Giảm chi phí sản xuất:

Hiện nay, giá thành của tinh thể SiC vẫn ở mức cao, trong đó giá thành của vật liệu tiêu hao than chì chiếm khoảng 30%. Chìa khóa để giảm chi phí tiêu thụ than chì là tăng tuổi thọ sử dụng của nó. Theo dữ liệu từ nhóm nghiên cứu của Anh, lớp phủ cacbua tantalum có thể kéo dài tuổi thọ của các bộ phận bằng than chì thêm 35-55%. Dựa trên tính toán này, chỉ thay thế than chì phủ tantalum cacbua có thể giảm giá thành tinh thể SiC từ 12% -18%.

Bản tóm tắt

So sánh lớp TaC và lớp SIC với khả năng chịu nhiệt độ cao, tính chất nhiệt, tính chất hóa học, giảm chất lượng, giảm sản lượng, sản xuất thấp, v.v. tính chất vật lý góc cạnh, mô tả vẻ đẹp hoàn chỉnh của lớp SiC (TaC) trên chiều dài sản xuất tinh thể SiC tính không thể thay thế được.

Tại sao chọn Bán dẫn Vetek?

VeTek bán dẫn là một doanh nghiệp bán dẫn tại Trung Quốc, chuyên sản xuất và sản xuất vật liệu đóng gói. Các sản phẩm chính của chúng tôi bao gồm các bộ phận lớp liên kết CVD, được sử dụng cho cấu trúc mở rộng bên ngoài bán dẫn hoặc tinh thể SiC dài, và các bộ phận lớp TaC. Chất bán dẫn VeTek đã đạt tiêu chuẩn ISO 9001, kiểm soát chất lượng tốt. VeTek là công ty đổi mới trong ngành bán dẫn thông qua việc không ngừng nghiên cứu, phát triển và phát triển công nghệ hiện đại. Ngoài ra, VeTeksemi còn khởi nghiệp ngành bán công nghiệp, cung cấp các giải pháp sản phẩm và công nghệ tiên tiến, đồng thời hỗ trợ phân phối sản phẩm cố định. Chúng tôi rất mong chờ sự thành công của sự hợp tác lâu dài tại Trung Quốc.