CVD TaC bevonat vezetőgyűrű

A Semixlab CVD TaC bevonatvezető gyűrűjét a PVT SiC egykristályos növekedési eljáráshoz tervezték, és kémiai gőzfázisú leválasztási (CVD) technológiát alkalmaz, hogy nagy sűrűségű tantál-karbid (TaC) bevonatot képezzen egy nagy tisztaságú grafit hordozó felületén. A terméket a PVT eljárásban használják a SiC egykristályok minőségének és növekedési hatékonyságának biztosítására azáltal, hogy pontosan szabályozzák a SiC egykristályos növekedési kemence hőtér-eloszlását és légáramlási irányát. Alkalmas különféle mainstream SiC egykristályos növekedési kemencerendszerekhez és házilag készített rendszerekhez, magas hőmérsékleten (> 2000°C) és erősen korrozív légkörben való használatra.

A tantál-karbid (TaC), mint az ultramagas hőmérsékletű kerámiák tipikus képviselője, olvadáspontja 3880 ℃, Mohs-keménysége közel 10, hővezető képessége kiváló (kb. 22 W/m·K) és alacsony hőtágulási együtthatója (6.6×10-6 K-1), és a grafit hordozóval való hőtágulási illeszkedési foka jelentősen jobb, mint a hagyományos SiC bevonaté. A TaC bevonatot 1373~1673 K hőmérsékleti tartományban növesztették kémiai gőzfázisú leválasztással (CVD) a TaCl₅-C₃H₆-H₂-Ar reakciórendszer alkalmazásával, amely lehetővé tette a bevonat vastagságának (50~300 μm), a szemcseméretnek és a szabad széntartalomnak a pontos szabályozását. Az eredmények azt mutatják, hogy amikor a leválasztási hőmérséklet eléri a 1573 K-ot, a TaC bevonat repedésmentes, kompakt szinterelési határfelületet képez, és a szemcsék kohászati ​​kötés révén folytonos, lepattogzásgátló szerkezetet alkotnak. A hősokk-állósági ciklusok száma több mint ötször magasabb, mint a bevonat nélküli grafité. A folyamat során egy gradiens átmeneti réteg kialakítást, például a TaC/Ta₂O kompozit szerkezetet vezettek be, hogy tovább csökkentsék a bevonat és az aljzat közötti határfelületi feszültséget, és biztosítsák, hogy a geometriai stabilitás a jelentős hőmérséklet-ingadozások (>1000 °C/perc) ellenére is megmaradjon.

A PVT növekedési kemencében a CVD TaC bevonatú terelőgyűrű felelős a gázfázis átviteli útvonalának irányításáért, az axiális hőmérsékleti gradiens fenntartásáért, valamint az oltókristály és a nyersanyag-tégely megtámasztásáért. A hagyományos grafitkomponensek könnyen reagálnak a Si/C gőzzel, illékony karbidokká alakulva magas hőmérsékleten, ami felületi eróziót és szennyeződések felszabadulását eredményezi, amelyek közvetlenül befolyásolják a kristály tisztaságát. Rendkívüli kémiai inertségének köszönhetően a CVD TaC bevonat 2300 ℃-on közel nulla reakcióképességet mutat a Si-vel, a C gőzzel és a melléktermékekkel (például HCl-lel) szemben, hatékonyan blokkolva a szubsztrát szennyeződések (Fe, Al és más fémelemek) diffúzióját a növekedési határfelületre. A mért adatok azt mutatják, hogy a TaC bevonatú vezetőgyűrű használata után a 6 hüvelykes SiC egykristály mikrotubulus-sűrűsége < 0.5 cm-2-re csökken, az ellenállás egyenletessége pedig ±3%-on belülre nő, ami különösen alkalmas 1200 V feletti SiC MOSFET-ek tömeggyártásához új energiahordozók elektromos hajtásmoduljaihoz.

A mainstream PVT SiC egykristályos növesztőberendezésekhez való alkalmazkodás érdekében a CVD TaC bevonatvezető gyűrű moduláris felépítésű. Az prekurzor áramlási sebességének és a lerakódási útvonal optimalizálásával a bevonat vastagságának egyenletességi eltérése ±3%-on belül szabályozható, még összetett áramlási csatornaszerkezetek (például spirális gázcsatorna, porózus közegréteg) esetén is teljes felületi lefedettség érhető el. A hagyományos szóró- vagy szinterezett bevonattal összehasonlítva a CVD eljárás a TaC rétegnek akár 25 GPa mikrokeménységet és > 50 MPa határfelületi kötési szilárdságot biztosít. 2000 óra folyamatos magas hőmérsékletű működés után a bevonat minőségromlási aránya kevesebb, mint 0.1%, ami jelentősen meghosszabbítja az alkatrészcsere-ciklust. A statisztikák szerint a vezetőgyűrűt használó SiC tuskógyártó sor kemencénként több mint 120 órára növelheti a tényleges növekedési időt, mintegy 18%-kal növelheti az éves termelési kapacitást, és 70%-kal csökkentheti az alkatrészhibák miatti nem tervezett állásidőt.

SiC egykristályos termesztőkemence hőmérséklet-gradiens szabályozása.

Szilícium-karbid kristály tágulása és irányított növekedésének irányítása.

Rendkívül magas hőmérsékleti teljesítmény: A TaC bevonat akár 2000°C-ig is hőmérsékleti ellenállással rendelkezik, a magas hőmérsékleti stabilitás jobb, mint a hagyományos SiC bevonat.

Erős korrózióállóság: Kiváló ellenállás az erős korrozív közegekkel, például az olvadt szilíciummal és a széngőzzel szemben.

Precíz hőtér-szabályozás: nagy bevonategyenletesség (szemcseméret 5-15 μm) az egykristályos növekedés konzisztenciájának biztosítása érdekében.

Testreszabott kialakítás: Támogatja az összetett szerkezetű vezetőgyűrű-feldolgozást, alkalmas több márkájú és saját tervezésű egykristályos kemence növekedési rendszerhez.