Application de matériaux de champ thermique à base de carbone dans la croissance des cristaux en carbure de silicium

Ⅰ. Introduction aux matériaux SiC :

1. Aperçu des propriétés des matériaux :

LeSemi-conducteur de troisième générationest appelé semi-conducteur composé et sa largeur de bande interdite est d'environ 3,2 eV, soit trois fois la largeur de bande interdite des matériaux semi-conducteurs à base de silicium (1,12 eV pour les matériaux semi-conducteurs à base de silicium), il est donc également appelé semi-conducteur à large bande interdite. Les dispositifs semi-conducteurs à base de silicium présentent des limites physiques difficiles à dépasser dans certains scénarios d'application à haute température, haute pression et haute fréquence. L'ajustement de la structure du dispositif ne peut plus répondre aux besoins, et les matériaux semi-conducteurs de troisième génération représentés par SiC etLes deuxont émergé.

2. Application des appareils SiC :

Grâce à leurs performances particulières, les dispositifs SiC remplaceront progressivement les composants à base de silicium dans les domaines des hautes températures, des hautes pressions et des hautes fréquences, et joueront un rôle important dans les communications 5G, les radars à micro-ondes, l'aérospatiale, les véhicules à énergie nouvelle, le transport ferroviaire, les technologies intelligentes. grilles et autres champs.

3. Méthode de préparation :

(1)Transport physique de vapeur (PVT): La température de croissance est d'environ 2100 ~ 2400 ℃. Les avantages sont une technologie mature, un faible coût de fabrication et une amélioration continue de la qualité et du rendement des cristaux. Les inconvénients sont qu’il est difficile de fournir en continu des matériaux et qu’il est difficile de contrôler la proportion de composants en phase gazeuse. Il est actuellement difficile d'obtenir des cristaux de type P.

(2)Méthode de solution de semis supérieure (TSSG): La température de croissance est d'environ 2200 ℃. Les avantages sont une faible température de croissance, une faible contrainte, quelques défauts de dislocation, un dopage de type P, 3Ccroissance cristalline, et une expansion de diamètre facile. Cependant, les défauts d'inclusion des métaux existent toujours et l'alimentation continue de la source Si / C est mauvaise.

(3)Dépôt chimique en phase vapeur à haute température (HTCVD): La température de croissance est d'environ 1600 à 1900 ℃. Les avantages sont l'approvisionnement continu en matières premières, un contrôle précis du rapport Si / C, de la haute pureté et du dopage pratique. Les inconvénients sont un coût élevé des matières premières gazeuses, des difficultés élevées dans le traitement d'ingénierie de l'échappement du champ thermique, des défauts élevés et une faible maturité technique.

Ⅱ. Classification fonctionnelle dechamp thermiquematériels

1. Système d’isolation :

Fonction: Construisez le gradient de température requis pourcroissance cristalline

Exigences: conductivité thermique, conductivité électrique, pureté des systèmes d'isolation à haute température supérieurs à 2000 ℃

2. Creusetsystème:

Fonction: 

① composants de chauffage; 

② Conteneur de croissance

Exigences : Résistivité, conductivité thermique, coefficient de dilatation thermique, pureté

3. revêtement TaCComposants:

Fonction: inhiber la corrosion du graphite de base par Si et inhiber les inclusions C

Exigences : densité de revêtement, épaisseur de revêtement, pureté

4. Graphite poreuxComposants:

Fonction: 

① Filtre Composants de particules de carbone; 

② Compléter la source de carbone

Exigences : transmission, conductivité thermique, pureté

Ⅲ. Solution système de champ thermique

Système d'isolation:

L'isolation composite carbone / carbone du cylindre intérieur a une densité de surface élevée, une résistance à la corrosion et une bonne résistance aux chocs thermiques. Il peut réduire la corrosion du silicium divulgué du creuset au matériau d'isolation latéral, assurant ainsi la stabilité du champ thermique.

Composants fonctionnels:

(1)Tantalum enrobé de carburecomposants

(2)Graphite poreuxcomposants

(3)Composite carbone/carbonecomposants du champ thermique