高純度多孔質黒鉛とは- ヴェテック

近年、パワーエレクトロニクス機器に対する消費エネルギー、体積、効率などの性能要求はますます高くなっています。 SiC は、より大きなバンドギャップ、より高い破壊電界強度、より高い熱伝導率、より高い飽和電子移動度、およびより高い化学的安定性を備えており、従来の半導体材料の欠点を補っています。 SiC結晶をいかに効率的かつ大規模に成長させるかは常に困難な問題であり、高純度のSiC結晶の導入が求められています。多孔質黒鉛近年、品質が効果的に向上しましたそしてC単結晶成長.

VeTek Semiconductor 多孔質グラファイトの典型的な物理的特性:

PVT法によるSiC単結晶育成用高純度ポーラスグラファイト

Ⅰ． PVT法

PVT法はSiC単結晶育成の主なプロセスです。 SiC結晶成長の基本プロセスは、高温での原料の昇華分解、温度勾配の作用による気相物質の輸送、種結晶での気相物質の再結晶成長に分けられます。これに基づいて、るつぼの内部は、原料エリア、成長キャビティ、種結晶の 3 つの部分に分割されます。原料領域では、熱輻射と熱伝導の形で熱が伝わります。 SiC原料は加熱後、主に以下の反応により分解します。

そしてC(s) = Si(g) + C(s)

2SiC(s) = Si(g) + SiC₂(g)

2SiC(s) = C(s) + そして₂C(g)

原料領域では、るつぼ壁付近から原料表面に向かって、原料端部温度＞原料内部温度＞原料表面温度と温度が低下し、軸方向および径方向の温度勾配が生じます。そのサイズは結晶成長に大きな影響を与えます。上記の温度勾配の作用下で、原料はるつぼ壁付近で黒鉛化を開始し、その結果、材料の流れと気孔率が変化します。成長室内では、原料エリアで発生したガス状物質が軸方向の温度勾配によって種結晶位置まで輸送されます。黒鉛るつぼの表面が特別なコーティングで覆われていない場合、ガス状物質がるつぼ表面と反応し、成長室内のC/Si比を変化させながら黒鉛るつぼを腐食させます。この領域の熱は主に熱放射の形で伝達されます。種結晶位置では、種結晶の低温により成長室内のガス状物質Ｓｉ、Ｓｉ２Ｃ、ＳｉＣ２等が過飽和状態となり、種結晶表面に堆積、成長が起こる。主な反応は次のとおりです。

そして₂C(g)+SiC₂(g) = 3SiC (s)

そして(g)+SiC₂(g) = 2SiC (s)

の応用シナリオ単結晶SiC成長における高純度多孔質黒鉛真空または不活性ガス環境で最高 2650°C の炉:

文献調査によると、高純度の多孔質黒鉛はSiC単結晶の成長に非常に役立ちます。 SiC単結晶の成長環境を有無で比較しました。高純度多孔質黒鉛.

多孔質黒鉛がある場合とない場合の 2 つの構造のるつぼの中心線に沿った温度変化

原料領域では、2 つの構造の上部と底部の温度差はそれぞれ 64.0 ℃と 48.0 ℃です。高純度多孔質黒鉛の上部と下部の温度差は比較的小さく、軸方向の温度はより均一です。要約すると、高純度の多孔質グラファイトはまず断熱の役割を果たし、原材料の全体的な温度を上昇させ、成長チャンバー内の温度を低下させます。これにより、原材料の完全な昇華と分解が促進されます。同時に、原料領域の軸方向と半径方向の温度差が減少し、内部温度分布の均一性が向上します。これは、SiC 結晶が迅速かつ均一に成長するのに役立ちます。

高純度多孔質グラファイトは、温度の影響に加えて、SiC 単結晶炉内のガス流量も変化させます。これは主に、高純度の多孔質黒鉛が端部での材料流量を遅くし、それによってSiC単結晶成長中のガス流量を安定させるという事実に反映されています。

Ⅱ． SIC単結晶育成炉における高純度ポーラスグラファイトの役割

高純度ポーラスグラファイトを用いたSIC単結晶成長炉では、高純度ポーラスグラファイトにより原料の移動が制限され、界面が非常に均一であり、成長界面でのエッジ反りがありません。しかし、高純度ポーラスグラファイトを用いたSIC単結晶成長炉におけるSiC結晶の成長は比較的遅い。したがって、結晶界面においては、高純度ポーラスグラファイトの導入により端部黒鉛化による材料流量の増加を効果的に抑制し、SiC結晶を均一に成長させることができる。

高純度ポーラスグラファイトを使用した場合と使用しない場合のSiC単結晶成長中の界面の経時変化

したがって、高純度ポーラスグラファイトは、SiC結晶の成長環境を改善し、結晶品質を最適化する有効な手段となります。

多孔質黒鉛板は多孔質黒鉛の代表的な使用形態です

多孔質黒鉛板とPVT法によるSiC単結晶作製の模式図CVDそしてC生 材料VeTek セミコンダクターから

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