TaC pārklāta grafīta tīģeļa izvēles rokasgrāmata

Augstas temperatūras kristālu audzēšanas un epitaksijas/nogulsnēšanas iekārtās grafīta tīģelis vienlaikus pilda trīs lomas: termisko robežu, reakcijas saskarni un potenciālu piesārņojuma avotu. / piesārņojuma barjera. TāpēcAr TaC pārklāti grafīta tīģeļikļūst arvien izplatītākas — TaC slānis piedāvā augstāku temperatūras izturību, spēcīgāka izturība pret koroziju, un labāka piemaisījumu migrācijas nomākšana, saglabājot grafīta priekšrocības, vienlaikus mazinot tā trūkumus.

1) Kādas problēmas var atrisināt TaC pārklājums?

A. Korozijas izturība
Ņemot par piemēru SiC augšanu un saistītos epitaksijas procesus, silīciju saturošas vielas augstā temperatūrā — kopā ar ūdeņraža un, iespējams, halogēnu ķīmiskajām vielām — var izraisīt nepārtrauktu grafīta komponentu koroziju un veiktspējas pasliktināšanos. Nozares ziņojumos arī norādīts, ka silīciju bagātā, korozīvā atmosfērā virs 2000 °C grafīta tīģeļi var ievērojami sadalīties jau pēc dažiem cikliem, savukārt pārklājumi, piemēram, TaC, var ievērojami uzlabot izturību.

B. Samazinātas daļiņas un oglekļa migrācija
Kad grafīta daļiņas vai oglekļa migrācija nonāk augšanas saskarnē vai nogulsnēšanās zonā, tās var tieši parādīties kā defekti, ieslēgumi, lielāks dislokāciju blīvums un pat izraisīt neatgriezenisku kameras piesārņojumu. Kā barjeras slānis TaC mērķis ir padarīt termisko stabilitāti un saskarnes inerci vieglāk kontrolējamu. Pašreizējie pētījumi arī liecina, ka TaC pārklājumi palīdz nomākt grafīta sublimāciju/struktūras degradāciju un uzlabo termisko stabilitāti kristālu augšanas vidē. 2.

C. Plašāks procesa logs
Daudzi cilvēki tīģeļus uzskata par palīgmateriāliem, bet praksē tie darbojas kā“robežnosacījumu ģeneratori"..."Kad tīģeļa virsma saglabājas stabila, termiskā lauka un gāzes fāzes reakcijas kļūst atkārtojamākas. Ja pārklājuma adhēzija ir nepietiekama, kas noved pie mikroplaisām vai lokalizētas permeācijas, procesa novirze bieži sākas tur. Īpašos pētījumos par pārklājuma un grafīta starpfāžu saites stiprību tā jau ir apspriesta kā galvenais mainīgais, kas ietekmē monokristāla augšanas veiktspēju.

2) Kur tas ir vispiemērotākais?

• Īpaši augstas temperatūras, ļoti kodīgas atmosfēras

• Augšanas/nogulsnēšanās posmi ir ārkārtīgi jutīgi pret daļiņām un metāliskiem piemaisījumiem

• Lielapjoma ražošanas līnijas, kurām nepieciešams ilgāks kalpošanas laiks un stingrāka konsistence

3) Kā izvēlēties ar TaC pārklātu grafīta tīģeli

TaC pārklāšana nav viens “viens universāls” procesa maršruts. Izmantojot CVD kā piemēru, literatūrā ir sniegta relatīvi sistemātiska diskusija par CVD nogulsnēšanos un TaC/SiC veiktspējas raksturojumu uz grafīta substrātiem.

Dažādi ceļi noved pie dažādiem rezultātiem:

• Blīvums un caurlaidība:Jo blīvāks ir pārklājums, jo labāk tas bloķē lēnu iesūkšanās koroziju ar gāzēm/tvaikiem.

• Biezums un spriegums:Palielinoties biezumam, palielinās arī termiskais spriegums un plaisāšanas risks, tāpēc ir nepieciešama labāka procesa kontrole.

• Remontējamība un konsekvence:Masveida ražošana ir atkarīga no partiju konsekvences un no tā, vai atkārtotu apstrādi/pārklāšanu var veikt droši.

4) Galvenie ienākošās pārbaudes kritēriji

• Izskats un virsmas stāvoklis:caurumiņi, bedrītes, “zvīņaina/zivs zvīņaina” tekstūra, lokalizēta krāsas maiņa/pelēkošana

• Biezums un vienmērīgums:malas, stūri un apakša ir vietas, kas, visticamāk, būs plānas

• Saites stiprība / termiskā trieciena izturība:Jādefinē skaidras testēšanas metodes un brāķēšanas/noraidīšanas kritēriji.

• Mikroplaisas un porainība:(praksē uzskaitīti kopā ar iepriekš minēto)

• Piesārņojuma kontrole:metālu piemaisījumiem, halogēnu atlikumiem un daļiņu tīrības līmenim jābūt izsekojamam