יישום של חלקי גרפיט מצופים TaC

חלק/1

כור היתוך, מחזיק זרעים וטבעת מנחה בכבשן יחיד קריסטל SiC ו-AIN גודלו בשיטת PVT

כפי שמוצג באיור 2 [1], כאשר נעשה שימוש בשיטת הובלת אדים פיזית (PVT) להכנת SiC, גביש הזרע נמצא באזור הטמפרטורה הנמוכה יחסית, חומר הגלם של SiC נמצא באזור הטמפרטורה הגבוהה יחסית (מעל 2400℃), וחומר הגלם מתפרק כדי לייצר SiXCy (כולל בעיקר Si, SiC₂,סי₂ג וכו'). החומר משלב האדים מועבר מאזור הטמפרטורה הגבוהה אל גביש הזרע באזור הטמפרטורה הנמוכה, fיצירת גרעיני זרעים, גידול ויצירת גבישים בודדים. חומרי השדה התרמיים המשמשים בתהליך זה, כגון כור היתוך, טבעת מנחה זרימה, מחזיק גבישי זרעים, צריכים להיות עמידים לטמפרטורה גבוהה ולא יזהמו חומרי גלם SiC וגבישי SiC בודדים. באופן דומה, גופי החימום בצמיחת גבישים בודדים מסוג AlN צריכים להיות עמידים בפני אדי אל, N₂קורוזיה, וצריך שתהיה לו טמפרטורה אוטקטית גבוהה (עִם AlN) כדי לקצר את תקופת הכנת הגביש.

נמצא שה-SiC[2-5] ו-AlN[2-3] שהוכנו על ידימצופה TaCחומרי שדה תרמי גרפיט היו נקיים יותר, כמעט ללא פחמן (חמצן, חנקן) וזיהומים אחרים, פחות פגמי קצוות, התנגדות קטנה יותר בכל אזור, וצפיפות המיקרו-נקבים וצפיפות בור החריטה הופחתו משמעותית (לאחר תחריט KOH), ואיכות הגביש השתפר מאוד. בנוסף,כור היתוך TaCקצב הירידה במשקל הוא כמעט אפסי, המראה אינו הרסני, ניתן למיחזור (חיים עד 200 שעות), יכול לשפר את הקיימות והיעילות של הכנת גביש יחיד שכזה.

תְאֵנָה. 2. (א) דיאגרמה סכמטית של מכשיר לגידול מטיל גביש יחיד של SiC בשיטת PVT
(ב) למעלהמצופה TaCסוגר זרעים (כולל זרעי SiC)
(ג)טבעת מנחה גרפיט מצופה TAC

חלק/2

מחמם גידול שכבה אפיטקסיאלית MOCVD GaN

כפי שמוצג באיור 3 (א), צמיחת MOCVD GaN היא טכנולוגיית שקיעת אדים כימית המשתמשת בתגובת פירוק אורגנומטרית לגידול סרטים דקים על ידי גידול אפיטקסיאלי אדים. דיוק הטמפרטורה והאחידות בחלל הופכים את המחמם למרכיב הליבה החשוב ביותר של ציוד MOCVD. האם ניתן לחמם את המצע בצורה מהירה ואחידה לאורך זמן (תחת קירור חוזר), היציבות בטמפרטורה גבוהה (עמידות בפני קורוזיה בגז) וטוהר הסרט ישפיעו ישירות על איכות שקיעת הסרט, על עקביות העובי, והביצועים של השבב.

על מנת לשפר את הביצועים ויעילות המיחזור של המחמם במערכת הגידול MOCVD GaN,מצופה TACמחמם גרפיט הוצג בהצלחה. בהשוואה לשכבה אפיטקסיאלית GaN שגדלה על ידי תנור חימום קונבנציונלי (באמצעות ציפוי pBN), לשכבה אפיטקסיאלית של GaN שגדלה על ידי מחמם TaC יש כמעט אותו מבנה גבישי, אחידות עובי, פגמים מהותיים, סימום טומאה וזיהום. בנוסף, הציפוי TaCבעל התנגדות נמוכה ופליטת שטח נמוכה, מה שיכול לשפר את היעילות והאחידות של המחמם, ובכך להפחית את צריכת החשמל ואיבוד החום. ניתן להתאים את נקבוביות הציפוי על ידי שליטה בפרמטרי התהליך כדי לשפר עוד יותר את מאפייני הקרינה של המחמם ולהאריך את חיי השירות שלו [5]. יתרונות אלה עושיםמצופה TaCמחממי גרפיט בחירה מצוינת עבור מערכות גידול MOCVD GaN.

תְאֵנָה. 3. (א) תרשים סכמטי של מכשיר MOCVD לצמיחה אפיטקסיאלית של GaN
(ב) מחמם גרפיט יצוק מצופה TAC מותקן במערך MOCVD, למעט בסיס וסוגר (איור המציג את הבסיס והתושבת בחימום)
(ג) מחמם גרפיט מצופה TAC לאחר צמיחה אפיטקסיאלית של 17 GaN. [6]

חלק/3

קולט מצופה לאפיטקסיה (נשא רקיק)

מנשא רקיק הוא מרכיב מבני חשוב להכנת SiC, AlN, GaN ופריסות מוליכים למחצה מחלקה שלישית אחרים וצמיחת רקיק אפיטקסיאלי. רוב מנשאי הפרוסים עשויים גרפיט ומצופים בציפוי SiC לעמידה בפני קורוזיה מגזי תהליך, עם טווח טמפרטורות אפיטקסיאלי של 1100 עד 1600°C, ועמידות בפני קורוזיה של ציפוי המגן ממלאת תפקיד מכריע בחייו של נושא הפרוסות. התוצאות מראות שקצב הקורוזיה של TaC איטי פי 6 מ-SiC באמוניה בטמפרטורה גבוהה. במימן בטמפרטורה גבוהה, קצב הקורוזיה איטי אפילו יותר מפי 10 מ-SiC.

הוכח בניסויים שהמגשים המכוסים ב-Tac מראים תאימות טובה בתהליך ה-GAN MOCVD באור כחול ואינם מציגים זיהומים. לאחר התאמות תהליכיות מוגבלות, לדים הגדלים באמצעות מנשאי TaC מציגים את אותם ביצועים ואחידות כמו מנשאי SiC רגילים. לכן, חיי השירות של משטחים מצופים TAC טובים יותר מזה של דיו אבן חשופה ומצופה SiCמשטחי גרפיט.