Aplicação de materiais de campo térmico à base de carbono no crescimento de cristais de carboneto de silício

Ⅰ. Introdução aos materiais SIC:

1. Visão geral das propriedades dos materiais:

OSemicondutor de terceira geraçãoé chamado de semicondutor composto, e sua largura de banda é de cerca de 3,2ev, o que é três vezes a largura da banda de materiais semicondutores à base de silício (1,12ev para materiais semicondutores à base de silício), portanto, também é chamado de semicondutor de banda larga. Os dispositivos semicondutores à base de silício têm limites físicos difíceis de romper em alguns cenários de aplicação de alta temperatura, alta pressão e de alta frequência. Ajustar a estrutura do dispositivo não pode mais atender às necessidades e os materiais semicondutores de terceira geração representados pelo SIC eAmbossurgiram.

2. Aplicação de dispositivos SiC:

Com base em seu desempenho especial, os dispositivos SiC substituirão gradualmente os baseados em silício no campo de alta temperatura, alta pressão e alta frequência e desempenharão um papel importante nas comunicações 5G, radar de microondas, aeroespacial, veículos de novas energias, transporte ferroviário, inteligente grades e outros campos.

3. Método de preparação:

(1)Transporte físico de vapor (PVT): A temperatura de crescimento é de cerca de 2100 ~ 2400 ℃. As vantagens são tecnologia madura, baixo custo de fabricação e melhoria contínua da qualidade e rendimento do cristal. As desvantagens são que é difícil fornecer contínuo materiais e é difícil controlar a proporção de componentes da fase gasosa. Atualmente, é difícil obter cristais do tipo P.

(2)Método de solução de semente superior (TSSG): A temperatura de crescimento é de cerca de 2200 ℃. As vantagens são baixa temperatura de crescimento, baixa tensão, poucos defeitos de deslocamento, doping do tipo P, 3ccrescimento de cristale expansão fácil de diâmetro. No entanto, ainda existem defeitos de inclusão de metal e o suprimento contínuo de fonte de Si/C é ruim.

(3)Deposição química de vapor em alta temperatura (HTCVD): A temperatura de crescimento é de cerca de 1600 ~ 1900 ℃. As vantagens são o fornecimento contínuo de matérias -primas, controle preciso da relação Si/C, alta pureza e doping conveniente. As desvantagens são alto custo de matérias -primas gasosas, alta dificuldade no tratamento de engenharia do escape de campo térmico, defeitos altos e baixa maturidade técnica.

Ⅱ. Classificação funcional decampo térmicoMateriais

1. Sistema de isolamento:

Função: Construa o gradiente de temperatura necessário paracrescimento de cristal

Requisitos: condutividade térmica, condutividade elétrica, pureza de sistemas de material de isolamento de alta temperatura acima de 2000 ℃

2. Cadinhosistema:

Função: 

① Componentes de aquecimento; 

② Recipiente de crescimento

Requisitos: resistividade, condutividade térmica, coeficiente de expansão térmica, pureza

3. Revestimento TACcomponentes:

Função: Inibir a corrosão da grafite base por Si e inibir inclusões C

Requisitos: densidade de revestimento, espessura do revestimento, pureza

4. Grafite porosacomponentes:

Função: 

① Filtrar componentes de partículas de carbono; 

② Supplemente a fonte de carbono

Requisitos: Transmitância, condutividade térmica, pureza

Ⅲ. Solução de sistema de campo térmico

Sistema de isolamento:

O cilindro interno de isolamento com composto de carbono/carbono possui alta densidade superficial, resistência à corrosão e boa resistência ao choque térmico. Pode reduzir a corrosão do silício vazado do cadinho para o material de isolamento lateral, garantindo assim a estabilidade do campo térmico.

Componentes funcionais:

(1)Carboneto de tântalo revestidocomponentes

(2)Grafite porosacomponentes

(3)Composto carbono/carbonoComponentes de campo térmico