کاربرد قطعات گرافیتی با پوشش TaC

قسمت 1

بوته، نگهدارنده بذر و حلقه راهنما در کوره تک کریستال SiC و AIN به روش PVT کشت شدند.

همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است [1]، زمانی که از روش انتقال فیزیکی بخار (PVT) برای تهیه SiC استفاده می شود، کریستال بذر در منطقه دمای نسبتاً پایین، ماده خام SiC در منطقه دمای نسبتاً بالا (بالای 2400) قرار دارد.℃و مواد خام برای تولید SiXCy (عمدتا شامل Si، SiC) تجزیه می شود₂، سی₂ج و غیره).مواد فاز بخار از منطقه با دمای بالا به کریستال دانه در منطقه دمای پایین منتقل می شود, fشکل دادن به هسته های بذر، رشد و تولید تک بلورها.مواد میدان حرارتی مورد استفاده در این فرآیند مانند بوته، حلقه هدایت جریان، نگهدارنده کریستال بذر باید در برابر دمای بالا مقاوم بوده و مواد اولیه SiC و تک بلورهای SiC را آلوده نکنند.به طور مشابه، عناصر گرم کننده در رشد تک بلورهای AlN باید در برابر بخار Al، N مقاوم باشند.₂خوردگی، و نیاز به دمای یوتکتیک بالا (با AlN) برای کوتاه کردن دوره آماده سازی کریستال.

مشخص شد که SiC[2-5] و AlN[2-3] توسطبا پوشش TaCمواد میدان حرارتی گرافیت تمیزتر، تقریباً بدون کربن (اکسیژن، نیتروژن) و سایر ناخالصی‌ها، نقص لبه‌های کمتر، مقاومت کمتر در هر ناحیه، و چگالی ریز منافذ و چگالی حفره حکاکی به طور قابل توجهی کاهش یافت (پس از حکاکی KOH)، و کیفیت کریستال بسیار بهبود یافت.علاوه بر این،بوته TaCسرعت کاهش وزن تقریبا صفر است، ظاهر غیر مخرب است، می تواند بازیافت شود (عمر تا 200 ساعت)، می تواند پایداری و کارایی چنین آماده سازی تک کریستالی را بهبود بخشد.

شکل.2. (الف) نمودار شماتیک دستگاه رشد شمش تک کریستال SiC به روش PVT
(ب) بالابا پوشش TaCبراکت بذر (از جمله بذر SiC)
(ج)حلقه راهنمای گرافیت با پوشش TAC

قسمت 2

بخاری رشد لایه همپایه MOCVD GaN

همانطور که در شکل 3 (الف) نشان داده شده است، رشد MOCVD GaN یک فناوری رسوب بخار شیمیایی با استفاده از واکنش تجزیه ارگانومتری برای رشد لایه های نازک توسط رشد همپایه بخار است.دقت دما و یکنواختی در حفره باعث می شود که بخاری به مهمترین جزء اصلی تجهیزات MOCVD تبدیل شود.اینکه آیا می توان بستر را به سرعت و به طور یکنواخت برای مدت طولانی (تحت خنک شدن مکرر) گرم کرد، پایداری در دمای بالا (مقاومت در برابر خوردگی گاز) و خلوص فیلم به طور مستقیم بر کیفیت رسوب فیلم، قوام ضخامت تأثیر می گذارد. و عملکرد تراشه

به منظور بهبود عملکرد و راندمان بازیافت بخاری در سیستم رشد MOCVD GaN،با پوشش TACبخاری گرافیتی با موفقیت معرفی شد.در مقایسه با لایه همپای GaN که توسط هیتر معمولی (با استفاده از پوشش pBN) رشد می‌کند، لایه همپای GaN که توسط بخاری TaC رشد می‌کند تقریباً ساختار کریستالی، یکنواختی ضخامت، نقص‌های ذاتی، ناخالصی و آلودگی را دارد.علاوه بر اینپوشش TaCدارای مقاومت کم و انتشار سطح پایین است که می تواند کارایی و یکنواختی بخاری را بهبود بخشد و در نتیجه مصرف برق و اتلاف حرارت را کاهش دهد.تخلخل پوشش را می توان با کنترل پارامترهای فرآیند تنظیم کرد تا ویژگی های تشعشع بخاری را بیشتر بهبود بخشد و عمر مفید آن را افزایش دهد [5].این مزایا باعث می شودبا پوشش TaCبخاری های گرافیتی یک انتخاب عالی برای سیستم های رشد MOCVD GaN هستند.

شکل.3. (الف) نمودار شماتیک دستگاه MOCVD برای رشد اپیتاکسیال GaN
(ب) بخاری گرافیتی با پوشش TAC قالب‌گیری شده نصب شده در راه‌اندازی MOCVD، به استثنای پایه و براکت (تصویر پایه و براکت را در گرمایش نشان می‌دهد)
(ج) بخاری گرافیت با پوشش TAC پس از رشد اپیتاکسیال 17 GaN.[6]

قسمت/3

گیرنده پوشش دار برای اپیتاکسی (حامل ویفر)

حامل ویفر یک جزء ساختاری مهم برای تهیه ویفرهای SiC، AlN، GaN و دیگر ویفرهای نیمه هادی کلاس سوم و رشد ویفر اپیتاکسیال است.اکثر حامل‌های ویفر از گرافیت ساخته شده‌اند و با پوشش SiC برای مقاومت در برابر خوردگی ناشی از گازهای فرآیند، با محدوده دمایی اپیتاکسیال 1100 تا 1600 پوشیده شده‌اند.°C و مقاومت در برابر خوردگی پوشش محافظ نقش مهمی در عمر حامل ویفر ایفا می کند.نتایج نشان می دهد که سرعت خوردگی TaC 6 برابر کندتر از SiC در آمونیاک با دمای بالا است.در هیدروژن دمای بالا، سرعت خوردگی حتی بیش از 10 برابر کندتر از SiC است.

با آزمایشات ثابت شده است که سینی های پوشیده شده با TaC سازگاری خوبی در فرآیند GaN MOCVD نور آبی نشان می دهند و ناخالصی وارد نمی کنند.پس از تنظیمات محدود فرآیند، LED های رشد یافته با استفاده از حامل های TaC عملکرد و یکنواختی مشابه حامل های SiC معمولی را نشان می دهند.بنابراین، طول عمر پالت های پوشش داده شده با TAC بهتر از جوهر سنگ لخت استپوشش SiCپالت های گرافیت