Kāpēc ar SiC pārklāti grafīta tīģeļi nodrošina stabilu masveida ražošanu？

SiC kristālu audzēšanas ražošanas līnijās daudzi inženieri koncentrējas uz karsto zonu dizainu, temperatūras kontroles līknēm un pulvera formulu. Tomēr, kad rodas ražas svārstības, pamatcēlonis bieži vien ir meklējams vienā un tajā pašā komponentā — tīģelī. Tas neizstaro gaismu, negriežas un rasējumos neparādās kā “kodola parametrs”. Bet, ja slānis lobās nost no virsmas, kristāls veidojas nepareizā vietā vai no stūra izsūcas nedaudz par daudz oglekļa, radušies defekti visā tvertnē skaidri norāda uz vienu lietu: šī komponente nebūt nav atbalsta loma.

Pieaugošā klātbūtneSiC pārklāti grafīta tīģeļipusvadītāju kristālu augšanas krāsnīs ir vienkāršs izskaidrojums: temperatūra, atmosfēra un materiāla transportēšanas intensitāte augšanas zonā paplašina materiāla veiktspējas robežas. Grafīts ir izcils termiskās izturības, apstrādājamības un siltuma pārneses ziņā, taču tam ir savas īpatnības: gaistošums, caurlaidība., ķīmiskā reaģētspēja ar tvaiku veidiem vai piemaisījumiem, kā arī neizbēgamie pulverveida veidošanās un daļiņu veidošanās riski. SiC pārklājums darbojas kā cieta barjera tieši pret šiem sāpīgajiem punktiem.

Kāpēc grafīta tīģeļiem izmantot SiC pārklājumu?

Trīs galvenie iemesli:

1. Samazināt oglekļa iztvaikošanu un reaktivitāti

Grafīts sāk sublimēties paaugstinātā temperatūrā, pat inertas gāzes vidē. Atbrīvotā ogle maina tvaika fāzes ķīmiju PVT augšanas laikā, traucējot nogulsnēšanās kinētiku un veicinot defektu veidošanos vai nestabilas augšanas orientācijas.

2. Ierobežojiet piesārņojuma avotus

Pat izostatiski presētam augstas tīrības pakāpes grafītam ir mikroporas un raksturīga tendence adsorbēt tādas vielas kā tvaika prekursori, blakusprodukti vai mitrums. Tie vēlāk var tikt atbrīvoti augstas temperatūras apstrādes laikā, apdraudot kristāla tīrību. SiC pārklājums noblīvē poras un uzlabo vides tīrību.

3. Pagarināt kalpošanas laiku un novērst lobīšanos

Pēc vairākiem izmēģinājumiem grafīta virsmas ir pakļautas degradācijai: pulverveida veidošanās, lobīšanās, mikroplaisas un materiāla iestrēgšana. Tas noved pie daļiņu piesārņojuma un zemākas ražas. Izturīgs SiC pārklājums var ievērojami aizkavēt šādus bojājumu mehānismus, saglabājot virsmas integritāti un uzticamību.

Pārklājuma procesa kontrole nosaka tīģeļa uzticamību

Galvenā pārklāšanas metode ir Sirds un asinsvadu slimības (SAS)Polikristāliska SiC (ķīmiskā tvaiku pārklāšana). Tas ir nobriedis un termiski stabils. Tomēr ar pārklājumu vien nepietiek — faktiskā atšķirība lauka sniegumā ir atkarīga no sīkām detaļām, piemēram:

● Pārklājuma biezuma vienmērīgums

Sarežģītas tīģeļa ģeometrijas — pakāpieni, rievas, noapaļojumi — rada ēnotas vai zema nogulsnēšanās līmeņa zonas, kur pārklājuma biezums var būt mazāks par specifikāciju. Šīs plānās zonas pirmās degradējas termiskās slodzes ietekmē.

Risinājums:Pārklājuma piegādātājam ir jābūt precīzai 3D plūsmas lauka kontrolei un dinamiskām rotācijas sistēmām, lai nodrošinātu vienmērīgu pārklājumu pat uz sarežģītām detaļām.

● Pārklājuma blīvums un poru novēršana

Ja CVD parametri (temperatūras gradienti, gāzes attiecības, uzturēšanās laiks) netiek stingri kontrolēti, var veidoties mikroskopiski caurumiņi. Tie kļūst par bojājumu sākumpunktiem, jo ​​izplūst ogleklis un notiek lokāla korozija.

Atklāšana:Pamata biezums un vizuālā pārbaude nav pietiekami. Lai atklātu slēpto porainību, izmantojiet hēlija noplūdes testus vai atlikušā svara zuduma testus vairākos termiskajos ciklos.

● Adhēzijas stiprība un termiskās slodzes izturība

SiC un grafītam ir atšķirīgi termiskās izplešanās koeficienti. Ja pārklājuma atlikušais spriegums netiek samazināts līdz minimumam vai virsmas raupjums/priekšapstrāde nav pietiekama, termiskās ciklēšanas laikā var notikt delaminācija.

Labākā prakse:Pirms pārklāšanas pārbaudiet tīrīšanu ar abrazīvu strūklu un ultraskaņas metodi, kā arī validējiet termiskās slodzes izturību ar reālu krāsns cikliem.

Biežākie atteices režīmi un to ietekme uz kristāliem

Ražošanā, kad tīģelis sabojājas, rezultātā rodas nevis tikai daži ppm, bet gan pilnīgs partijas zudums un vairāku nedēļu jaudas pārtraukums. Tā nav tikai materiāla problēma — tā ir sistēmas stabilitātes problēma.