Anwendung von Wärmefeldmaterialien auf Kohlenstoffbasis im Siliziumkarbidkristallwachstum

Ⅰ. Einführung in SIC -Materialien:

1. Materialeigenschaften im Überblick:

DerHalbleiter der dritten Generationwird als Verbindungshalbleiter bezeichnet und seine Bandlückenbreite beträgt etwa 3,2 eV, was dem Dreifachen der Bandlückenbreite von Halbleitermaterialien auf Siliziumbasis (1,12 eV für Halbleitermaterialien auf Siliziumbasis) entspricht. Daher wird es auch als Halbleiter mit großer Bandlücke bezeichnet. Siliziumbasierte Halbleiterbauelemente weisen physikalische Grenzen auf, die in einigen Hochtemperatur-, Hochdruck- und Hochfrequenz-Anwendungsszenarien nur schwer zu durchbrechen sind. Die Anpassung der Gerätestruktur kann den Anforderungen nicht mehr gerecht werden, und Halbleitermaterialien der dritten Generation, dargestellt durch SiC undGaNsind aufgetaucht.

2. Anwendung von SiC-Geräten:

Basierend auf seiner speziellen Leistung ersetzen SIC-Geräte nach und nach Siliziumbasis im Bereich hoher Temperatur, Hochdruck und Hochfrequenz und spielen eine wichtige Rolle bei 5G-Kommunikation, Mikrowellenradar, Luft- und Raumfahrt, neue Energiefahrzeuge, Schienentransport, intelligent Gitter und andere Felder.

3. Vorbereitungsmethode:

(1)Physikalischer Dampftransport (PVT): Die Wachstumstemperatur beträgt etwa 2100 bis 2400 °C. Die Vorteile sind ausgereifte Technologie, niedrige Herstellungskosten und eine kontinuierliche Verbesserung der Kristallqualität und -ausbeute. Die Nachteile bestehen darin, dass es schwierig ist, Materialien kontinuierlich bereitzustellen, und dass es schwierig ist, den Anteil der Gasphasenkomponenten zu kontrollieren. Derzeit ist es schwierig, Kristalle vom P-Typ zu erhalten.

(2)Top-Seed-Lösungsmethode (TSSG): Die Wachstumstemperatur beträgt ca. 2200 ℃. Die Vorteile sind niedrige Wachstumstemperatur, niedriger Spannung, wenige Versetzungsfehler, P-Typ-Doping, 3cKristallwachstumund Expansion des einfachen Durchmessers. Es gibt jedoch noch Metalleinschlussfehler, und die kontinuierliche Versorgung mit Si/C -Quelle ist jedoch schlecht.

(3)Chemische Gasphasenabscheidung bei hoher Temperatur (HTCVD): Die Wachstumstemperatur beträgt ca. 1600 ~ 1900 ℃. Die Vorteile sind die kontinuierliche Versorgung mit Rohstoffen, präzise Kontrolle des Si/C -Verhältnisses, hoher Reinheit und bequemer Dotierung. Die Nachteile sind hohe Kosten für gasförmige Rohstoffe, hohe Schwierigkeiten bei der technischen Behandlung von thermischen Feldablößen, hohen Defekten und niedriger technischer Reife.

Ⅱ. Funktionelle Klassifizierung vonthermisches FeldMaterialien

1. Isolationssystem:

Funktion: Konstruieren Sie den erforderlichen TemperaturgradientenKristallwachstum

Anforderungen: Wärmeleitfähigkeit, elektrische Leitfähigkeit, Reinheit von Hochtemperatur-Isolierstoffsystemen über 2000℃

2. TiegelSystem:

Funktion: 

① Heizkomponenten; 

② Wachstumsbehälter

Anforderungen: Widerstand, Wärmeleitfähigkeit, Wärmeausdehnungskoeffizient, Reinheit

3. TaC-BeschichtungKomponenten:

Funktion: Hemmung der Korrosion von Basengrafit durch Si und Hemmung von C -Einschlüssen

Anforderungen: Schichtdichte, Schichtdicke, Reinheit

4. Poröser GraphitKomponenten:

Funktion: 

① Kohlenstoffpartikelkomponenten filtern; 

② Kohlenstoffquelle ergänzen

Anforderungen: Transmission, Wärmeleitfähigkeit, Reinheit

Ⅲ. Systemlösung für thermische Felder

Isolationssystem:

Der Innenzylinder mit Kohlenstoff/Kohlenstoff-Verbundisolierung weist eine hohe Oberflächendichte, Korrosionsbeständigkeit und gute Temperaturwechselbeständigkeit auf. Es kann die Korrosion des vom Tiegel zum seitlichen Isolationsmaterial austretenden Siliziums reduzieren und so die Stabilität des Wärmefelds gewährleisten.

Funktionale Komponenten:

(1)Tantal Carbid beschichtetKomponenten

(2)Poröser GraphitKomponenten

(3)Kohlenstoff/Kohlenstoffverbundthermische Feldkomponenten