炭化ケイ素結晶成長における炭素ベースの熱場材料の応用

Ⅰ。 SiC 材料の紹介:

1. 材料特性の概要:

の第三世代半導体は化合物半導体と呼ばれ、そのバンドギャップ幅は約3.2eVとシリコン系半導体材料のバンドギャップ幅（シリコン系半導体材料の場合は1.12eV）の3倍であるため、ワイドバンドギャップ半導体とも呼ばれます。シリコンベースの半導体デバイスには、一部の高温、高圧、高周波のアプリケーション シナリオでは突破が困難な物理的限界があります。デバイス構造の調整ではニーズに応えられなくなり、SiCやSiCに代表される第3世代半導体材料GaNが現れてきました。

2. SiCデバイスの応用：

SiC デバイスは、その特殊な性能に基づいて、高温、高圧、高周波の分野で徐々にシリコンベースに取って代わり、5G 通信、マイクロ波レーダー、航空宇宙、新エネルギー車両、鉄道輸送、スマートなどの分野で重要な役割を果たします。グリッドやその他のフィールド。

3. 準備方法：

(1)物理的蒸気輸送 (PVT): 成長温度は約2100~2400℃です。利点は、成熟した技術、低い製造コスト、結晶の品質と歩留まりの継続的な改善です。デメリットとしては、原料の連続供給が難しいこと、気相成分の割合の制御が難しいことが挙げられます。現在、P型結晶の入手は困難です。

(2)トップシード溶液法（TSSG）：成長温度は約2200℃です。利点は、低い成長温度、低い応力、少ない転位欠陥、P 型ドーピング、3C です。結晶成長、簡単に直径を拡張できます。しかし、金属含有欠陥は依然として存在しており、Si/C ソースの継続的な供給は不十分です。

(3)高温化学蒸着 (HTCVD): 成長温度は約1600~1900℃です。利点は、原料の継続的な供給、Si/C 比の正確な制御、高純度、およびドーピングの利便性です。欠点は、ガス状原料のコストが高いこと、熱場排気の工学的処理の難易度が高いこと、欠陥が多いこと、および技術的成熟度が低いことです。

Ⅱ。の機能分類熱場材料

1. 断熱システム:

機能: 必要な温度勾配を構築します。結晶成長

要件：2000℃以上の高温断熱材系の熱伝導率、電気伝導率、純度

2. 坩堝システム：

関数： 

① 部品を加熱する。 

②増殖容器

要件：抵抗率、熱伝導率、熱膨張係数、純度

3. TaCコーティングコンポーネント:

機能：Siによる母材黒鉛の腐食を抑制し、C介在物を抑制します。

要件: コーティング密度、コーティング厚さ、純度

4. 多孔質黒鉛コンポーネント:

関数： 

① 炭素粒子成分を濾過する。 

②炭素源を補給する

要件：透過率、熱伝導率、純度

Ⅲ。熱場システムソリューション

断熱システム:

カーボン/カーボン複合断熱内筒は高い表面密度、耐食性、優れた耐熱衝撃性を備えています。るつぼから側面の絶縁材に漏れたシリコンの腐食を軽減し、熱場の安定性を確保します。

機能コンポーネント:

(1)炭化タンタルコーティングコンポーネント

(2)多孔質黒鉛コンポーネント

(3)カーボン/カーボンコンポジット熱場のコンポーネント