‌Optimizzazione di difetti e purezza nei cristalli SIC mediante rivestimento TAC

1.La densità del difetto è diminuita in modo significativo

ILRivestimento TACElimina quasi completamente il fenomeno dell'incapsulamento del carbonio isolando il contatto diretto tra il crogiolo di grafite e la fusione SiC, riducendo significativamente la densità del difetto dei microtubi. I dati sperimentali mostrano che la densità dei difetti del microtubo causato dal rivestimento in carbonio nei cristalli coltivati ​​in crogioli rivestiti TAC è ridotta di oltre il 90% rispetto ai tradizionali crogioli di grafite. La superficie cristallina è uniformemente convessa e non esiste una struttura policristallina sul bordo, mentre i normali crogioli di grafite hanno spesso policristallizzazione del bordo e depressione dei cristalli e altri difetti.

2. Inibizione dell'impurità e miglioramento della purezza

Il materiale TAC ha un'eccellente inerzia chimica ai vapori SI, C e N e può impedire efficacemente impurità come l'azoto nella grafite di diffondere nel cristallo. I test GDM e Hall mostrano che la concentrazione di azoto nel cristallo è diminuita di oltre il 50%e la resistività è aumentata a 2-3 volte quella del metodo tradizionale. Sebbene sia stata incorporata una traccia di elemento TA (proporzione atomica <0,1%), il contenuto complessivo di impurità totale è stato ridotto di oltre il 70%, migliorando significativamente le proprietà elettriche del cristallo.

3. Morfologia cristallina e uniformità della crescita

Il rivestimento TAC regola il gradiente di temperatura nell'interfaccia di crescita dei cristalli, consentendo al lingotto di cristallo di crescere su una superficie curva convessa e omogeneizzare il tasso di crescita dei bordi, evitando così il fenomeno della policristallizzazione causata da un eccesso di raffreddamento dei bordi nei tradizionali crogioli di grafite. La misurazione effettiva mostra che la deviazione del diametro del lingotto di cristallo cresciuto nel crogiolo rivestito TAC è ≤2%e la piattaforma di superficie del cristallo (RMS) è migliorata del 40%.

Il meccanismo di regolazione del rivestimento TAC sulle caratteristiche del campo termico e del trasferimento di calore

Confronto delle prestazioni del rivestimento TAC con altri materiali crogioli

‌ Tipo di materiale‌	‌ Resistenza alla temperatura‌	‌ Inertezza cremica‌	‌ Forza meccanica‌	‌ Densità del difetto di crystal	‌ Scenari di applicazione titoli
‌Tac di grafite rivestita	≥2600 ° C.	Nessuna reazione con vapore Si/C	Durezza MOHS 9-10, forte resistenza agli shock termici	<1 cm⁻² (micropipes)	Crescita a cristallo singolo 4H/6H-SIC ad alta purezza
‌Bare grafite	≤2200 ° C.	Corroso da Si Vapor che rilascia C	Bassa resistenza, soggetto a cracking	10-50 cm⁻²	Substrati SIC economici per dispositivi di alimentazione
‌Sic grafite rivestita	≤1600 ° C.	Reagisce con SI che forma Sic₂ ad alte temperature	Alta durezza ma fragile	5-10 cm⁻²	Materiali di imballaggio per semiconduttori a media temperatura
‌Bn crogiolo	<2000k	Rilascia le impurità N/B.	Scarsa resistenza alla corrosione	8-15 cm⁻²	Substrati epitassiali per semiconduttori composti

Il rivestimento TAC ha raggiunto un miglioramento completo della qualità dei cristalli SIC attraverso un triplo meccanismo di barriera chimica, ottimizzazione del campo termico e regole di interfaccia

• La densità del microtubo di controllo del difetto è inferiore a 1 cm⁻² e il rivestimento in carbonio viene completamente eliminato
• Miglioramento della purezza: concentrazione di azoto <1 × 10¹⁷ cm⁻³, resistività> 10⁴ ω · cm;
• Il miglioramento dell'uniformità del campo termico nell'efficienza della crescita riduce il consumo di energia del 4% e estende la vita del crogiolo di 2-3 volte.