SiC монокристаллды өсіруге арналған кеуекті TaC жабыны бар графит дискілері

Кремний карбидінің (SiC) монокристаллдық өсуі үлкен диаметрлерге және ақауларды бақылаудың қатаңдауына қарай ауқымдала бергендіктен, ыстық аймақ компоненттерінің тұрақтылығы мен тазалығы жалпы кристалл шығымдылығы мен құрылғының жұмысы үшін маңызды болып келеді. Кеуекті TaC (тантал карбиді) жабыны бар графит дискілері физикалық бу тасымалдау (PVT) SiC кристалдық өсіру процесіндегі озық функционалды компоненттер ретінде жасалған, бу тасымалдауды реттеуде, жылу өрісін тұрақтандыруда және ластануды бақылауда шешуші рөл атқарады.

Әдетте 2000 °C-тан асатын аса жоғары температурада жұмыс істейтін SiC монокристалды өсу орталарында дәстүрлі графит компоненттері реактивті кремний құрамдас бу түрлеріне ұшыраған кезде химиялық эрозияға, көміртек сублимациясына және бөлшектердің пайда болуына осал болады. Semixlab компаниясының кеуекті TaC жабыны бар графит дискілері мұқият жасалған кеуекті графит негізін конформды, жоғары тазалықтағы TaC жабынымен біріктіру арқылы осы қиындықтарды шешеді. Бұл дизайн бақыланатын газ өткізгіштігін де, химиялық инертті тосқауылды да қамтамасыз етеді, бұл бастапқы материал мен кристалл өсу интерфейсі арасындағы Si- және C құрамдас бу ағынын дәл басқаруға мүмкіндік береді.

Өсу тигелі ішінде кеуекті TaC жабыны бар графит дискілері бу ағынын модераторлар және диффузия реттегіштері ретінде қызмет етеді. Өзара байланысты кеуекті құрылым турбулентті бу ағынын және локализацияланған концентрация градиенттерін баса отырып, сублимацияланған түрлердің бақыланатын берілуіне мүмкіндік береді. Бұл бақыланатын масса тасымалы біркелкі өсу интерфейсіне, радиалды қалыңдық консистенциясының жақсаруына және кристалл морфологиясының жақсаруына тікелей ықпал етеді. Сонымен қатар, TaC жабыны астындағы графитті Si буымен тікелей химиялық әрекеттесуден оқшаулайды, ұзақ өсу кезеңдері кезінде графит шығынын, бетінің деградациясын және көміртегімен байланысты ластануды айтарлықтай азайтады.

Термиялық тұрғыдан алғанда, TaC-тің ерекше балқу температурасы (≥3880℃) және тұрақтылығы қайталанатын термиялық цикл кезінде құрылымдық тұтастықты және жабынның адгезиясын қамтамасыз етеді. Кеуекті архитектура жергілікті термиялық кедергіні реттеуге ықпал етеді, ыстық аймақтағы осьтік және радиалды температура градиенттерін тұрақтандыруға көмектеседі. Бұл термиялық модерация әсіресе үлкен диаметрлі SiC буль өсуі үшін пайдалы, мұнда интерфейс тұрақтылығы мен термиялық симметрия микроқұбырлардың пайда болуын, базальды жазықтықтың дислокациясын және басқа да кристаллографиялық ақауларды азайту үшін маңызды.

Ластануды бақылау тұрғысынан алғанда, кеуекті TaC жабыны бар графит дискілері жабынсыз немесе дәстүрлі жабыны бар компоненттерге қарағанда айтарлықтай артықшылық береді. Тығыз TaC қабаты графиттің шаңдануын және бөлшектердің бөлінуін тиімді түрде басады, фондық қоспа деңгейінің төмендеуін және таза өсу ортасын қолдайды. Бұл кристалды тазалықтың жақсаруына, ақаулардың пайда болу қаупінің төмендеуіне және төменгі ағындағы пластина өнімділігінің жоғарылауына әкеледі.

Semixlab жабын қалыңдығын, тесіктердің сақталуын және жабынның ену тереңдігін теңестіретін бақыланатын жабын процестерін қолдана отырып, кеуекті TaC жабыны бар графит дискілерін жобалайды және шығарады. Бұл тесіктердің бітелуінсіз ұзақ мерзімді өткізгіштіктің тұрақтылығын қамтамасыз етеді, компоненттің қызмет ету мерзімі ішінде бу тасымалдау сипаттамаларының тұрақтылығын сақтайды. Әрбір өнім негізгі SiC PVT пештерінің конструкцияларымен үйлесімділікпен жасалған және зерттеу масштабындағы және көлемді өндірістік кристалл өсіру жүйелеріне жарамды.