Неліктен кремний карбиді (SiC) PVT кристалының өсуі тантал карбиді жабынысыз (TaC) мүмкін емес?

Физикалық буларды тасымалдау (PVT) әдісі арқылы кремний карбидінің (SiC) кристалдарын өсіру процесінде 2000–2500 °C шектен тыс жоғары температура «екі қырлы қылыш» болып табылады — ол бастапқы материалдарды сублимациялауды және тасымалдауды жүргізе отырып, сонымен қатар барлық кен орындарындағы металдар жүйесіндегі қоспалардың бөлінуін күрт күшейтеді. кәдімгі графит ыстық аймақ компоненттері. Бұл қоспалар өсу интерфейсіне енгеннен кейін олар кристалдың негізгі сапасына тікелей зиян келтіреді. Бұл тантал карбидінің (TaC) жабындарының PVT кристалының өсуі үшін «қосымша таңдау» емес, «міндетті нұсқаға» айналуының негізгі себебі.

1. Ізді қоспалардың қос деструктивті жолдары

Кремний карбидінің кристалдарына қоспалардың келтіретін зияны негізінен кристалды пайдалану мүмкіндігіне тікелей әсер ететін екі негізгі өлшемде көрінеді:

• Жеңіл элемент қоспалары (азот N, бор B):Жоғары температура жағдайында олар SiC торына оңай еніп, көміртегі атомдарын алмастырады және кристалдың тасымалдаушы концентрациясын және меншікті кедергісін тікелей өзгерте отырып, донорлық энергия деңгейлерін құрайды. Тәжірибе нәтижелері көрсеткендей, азот қоспасының концентрациясының әрбір 1×10¹⁶ см⁻³ артуы үшін n-типті 4H-SiC кедергісі шамамен бір ретке азайып, құрылғының соңғы электрлік параметрлерінің жобалық көрсеткіштерден ауытқуына әкеп соғуы мүмкін.
• Металлдық элементтер қоспалары (темір Fe, никель Ni):Олардың атомдық радиустары кремний мен көміртек атомдарынан айтарлықтай ерекшеленеді. Торға енгізілгеннен кейін олар жергілікті тордың кернеуін тудырады. Бұл шиеленіс аймақтары кристалдың құрылымдық тұтастығына және құрылғының сенімділігіне айтарлықтай зиян келтіре отырып, базальды жазықтық дислокациялары (BPDs) және қабаттасатын ақаулар (SFs) үшін нуклеация алаңына айналады.
  
  

2. Нақтырақ салыстыру үшін қоспалардың екі түрінің әсері төмендегідей жинақталған:

3. Тантал карбиді жабындарының үш жақты қорғаныс механизмі

Қоспаның ластануын оның көзінде бөгеу үшін химиялық буларды тұндыру (CVD) арқылы графиттің ыстық аймағы компоненттерінің бетіне тантал карбиді (TaC) жабынын қою дәлелденген және тиімді техникалық шешім болып табылады. Оның негізгі функциялары «контаминацияға қарсы» айналады:

Жоғары химиялық тұрақтылық:Өздігінен ыдырауды немесе жаңа қоспалардың пайда болуын болдырмайтын PVT жоғары температуралық ортада кремний негізіндегі бумен маңызды реакцияларға түспейді.

Төмен өткізгіштігі:Тығыз микроқұрылым графит субстратынан қоспалардың сыртқы диффузиясын тиімді бөгейтін физикалық тосқауыл құрайды.

Өзіндік жоғары тазалық:Қаптама жоғары температурада тұрақты болып қалады және төмен бу қысымына ие, бұл оның жаңа ластану көзіне айналмауын қамтамасыз етеді.

4. Қаптамаға арналған негізгі тазалық спецификациясына қойылатын талаптар

Ерітіндінің тиімділігі толығымен жабынның ерекше тазалығына байланысты, оны Glow Discharge Mass Spectrometry (GDMS) сынағы арқылы дәл тексеруге болады:

5. Практикалық қолдану нәтижелері

Жоғары сапалы тантал карбиді жабындарын қабылдағаннан кейін кремний карбиді кристалының өсуінде де, құрылғыны өндіру сатыларында да айқын жақсартуларды байқауға болады:

Кристалл сапасын жақсарту:Базальды жазықтық дислокациясының (BPD) тығыздығы әдетте 30% -дан астамға азаяды және пластинаның кедергісінің біркелкілігі жақсарады.

Жақсартылған құрылғы сенімділігі:Тазалығы жоғары субстраттарда жасалған SiC MOSFET сияқты қуат құрылғылары бұзылу кернеуінің жақсартылған тұрақтылығын және ерте істен шығу жылдамдығын төмендетеді.

Тазалығы жоғары және тұрақты химиялық және физикалық қасиеттерімен тантал карбиді жабындары PVT-де өсірілген кремний карбиді кристалдары үшін сенімді тазалық кедергісін жасайды. Олар негізгі кристалды материалдың сапасын қамтамасыз ету және өнімділігі жоғары кремний карбиді құрылғыларының жаппай өндірісін қолдау үшін негізгі іргелі технология ретінде қызмет ететін ыстық аймақ құрамдастарын - қоспаларды шығарудың ықтимал көзін - басқарылатын инертті шекараларға айналдырады.

Келесі мақалада біз тантал карбиді жабындары термодинамикалық тұрғыдан қалай термиялық өрісті одан әрі оңтайландыратынын және кристалдардың өсу сапасын жақсартатынын зерттейміз. Егер сіз жабынның тазалығын тексерудің толық процесі туралы көбірек білгіңіз келсе, толық техникалық құжаттаманы біздің ресми веб-сайтымыздан алуға болады.