دیسک‌های گرافیتی روکش‌شده با TaC متخلخل برای رشد تک بلور SiC

با افزایش قطر کریستال‌های سیلیکون کاربید (SiC) و کنترل دقیق‌تر نقص‌ها، پایداری و خلوص اجزای ناحیه گرم برای بازده کلی کریستال و عملکرد دستگاه بسیار مهم شده است. دیسک‌های گرافیتی روکش‌دار متخلخل TaC (کاربید تانتالوم) به عنوان اجزای عملکردی پیشرفته در فرآیند رشد کریستال SiC با انتقال بخار فیزیکی (PVT) مهندسی شده‌اند و نقش تعیین‌کننده‌ای در تنظیم انتقال بخار، تثبیت میدان حرارتی و کنترل آلودگی دارند.

در محیط‌های رشد تک بلور SiC که در دماهای بسیار بالا، معمولاً بیش از 2000 درجه سانتیگراد، کار می‌کنند، اجزای گرافیتی معمولی در معرض فرسایش شیمیایی، تصعید کربن و تولید ذرات در هنگام قرار گرفتن در معرض گونه‌های بخار حاوی سیلیکون واکنش‌پذیر، آسیب‌پذیر هستند. دیسک‌های گرافیتی متخلخل با پوشش TaC شرکت Semixlab با ترکیب یک زیرلایه گرافیتی متخلخل با مهندسی دقیق و یک پوشش TaC با خلوص بالا و همدیس، این چالش‌ها را برطرف می‌کنند. این طراحی هم نفوذپذیری گاز کنترل‌شده و هم یک مانع شیمیایی بی‌اثر را فراهم می‌کند و امکان مدیریت دقیق شار بخار حاوی Si و C بین ماده منبع و فصل مشترک رشد بلور را فراهم می‌کند.

در داخل بوته رشد، دیسک‌های گرافیتی متخلخل با پوشش TaC به عنوان تعدیل‌کننده‌های جریان بخار و تنظیم‌کننده‌های انتشار عمل می‌کنند. ساختار منافذ به هم پیوسته، امکان انتقال کنترل‌شده گونه‌های تصعید شده را فراهم می‌کند و در عین حال جریان بخار آشفته و گرادیان‌های غلظت موضعی را سرکوب می‌کند. این انتقال جرم کنترل‌شده مستقیماً به یک سطح مشترک رشد یکنواخت‌تر، بهبود قوام ضخامت شعاعی و بهبود مورفولوژی کریستال کمک می‌کند. در عین حال، پوشش TaC گرافیت زیرین را از برهمکنش شیمیایی مستقیم با بخار Si جدا می‌کند و به طور قابل توجهی مصرف گرافیت، تخریب سطح و آلودگی مرتبط با کربن را در طول دوره‌های رشد طولانی کاهش می‌دهد.

از نظر حرارتی، نقطه ذوب استثنایی TaC (≥3880℃) و پایداری آن، یکپارچگی ساختاری و چسبندگی پوشش را تحت چرخه‌های حرارتی مکرر تضمین می‌کند. معماری متخلخل آن به تنظیم مقاومت حرارتی موضعی نیز کمک می‌کند و به تثبیت گرادیان‌های دمایی محوری و شعاعی در منطقه گرم کمک می‌کند. این تعدیل حرارتی به ویژه برای رشد بول SiC با قطر بزرگ مفید است، جایی که پایداری سطح مشترک و تقارن حرارتی برای به حداقل رساندن تشکیل میکروپایپ، جابجایی‌های صفحه پایه و سایر نقص‌های کریستالوگرافی ضروری است.

از دیدگاه کنترل آلودگی، دیسک‌های گرافیتی متخلخل با پوشش TaC مزیت قابل توجهی نسبت به اجزای بدون پوشش یا با پوشش معمولی دارند. لایه متراکم TaC به طور موثری از گرد و غبار گرافیت و انتشار ذرات جلوگیری می‌کند و از سطوح ناخالصی پس‌زمینه پایین‌تر و محیط‌های رشد تمیزتر پشتیبانی می‌کند. این به معنای بهبود خلوص کریستال، کاهش خطر هسته‌زایی نقص و بازده بالاتر ویفر در پایین‌دست است.

Semixlab دیسک‌های گرافیتی متخلخل با پوشش TaC را با استفاده از فرآیندهای پوشش‌دهی کنترل‌شده‌ای طراحی و تولید می‌کند که ضخامت پوشش، میزان حفظ منافذ و عمق نفوذ پوشش را متعادل می‌کند. این امر پایداری نفوذپذیری بلندمدت را بدون انسداد منافذ تضمین می‌کند و ویژگی‌های انتقال بخار ثابتی را در طول عمر مفید قطعه حفظ می‌کند. هر محصول با سازگاری با طرح‌های کوره‌های SiC PVT رایج توسعه داده شده است و برای سیستم‌های رشد کریستال در مقیاس تحقیقاتی و تولید انبوه مناسب است.