การใช้งานส่วนประกอบกราไฟท์เคลือบ TaC

1. เบ้าหลอมตัวยึดคริสตัลเมล็ดพืชและวงแหวนนำทางในเตาผลึกเดี่ยว SiC และ AIN ที่ปลูกโดยวิธี PVT

ในกระบวนการปลูกผลึกเดี่ยว SiC และ AlN โดยวิธีการขนส่งไอทางกายภาพ (PVT) ส่วนประกอบต่างๆ เช่น ถ้วยใส่ตัวอย่าง ตัวจับคริสตัลเมล็ดพืช และวงแหวนนำทาง มีบทบาทสำคัญใน ในระหว่างกระบวนการเตรียม SiC ผลึกเมล็ดจะอยู่ในบริเวณที่มีอุณหภูมิค่อนข้างต่ำ ในขณะที่วัตถุดิบจะอยู่ในบริเวณที่มีอุณหภูมิสูงเกิน 2400°C วัตถุดิบจะสลายตัวที่อุณหภูมิสูงเพื่อสร้าง SiXCy (รวมถึง Si, SiC₂, Si₂C และส่วนประกอบอื่นๆ) จากนั้นสารที่เป็นก๊าซเหล่านี้จะถูกถ่ายโอนไปยังบริเวณผลึกเมล็ดที่อุณหภูมิต่ำ ซึ่งพวกมันจะแตกตัวเป็นนิวเคลียสและเติบโตเป็นผลึกเดี่ยว เพื่อให้มั่นใจในความบริสุทธิ์ของวัตถุดิบ SiC และผลึกเดี่ยว วัสดุสนามความร้อนเหล่านี้จะต้องสามารถทนต่ออุณหภูมิสูงได้โดยไม่ก่อให้เกิดการปนเปื้อน ในทำนองเดียวกัน องค์ประกอบความร้อนในระหว่างกระบวนการเติบโตของผลึกเดี่ยว AlN จะต้องสามารถทนต่อการกัดกร่อนของไอ Al และ N₂ ได้ และควรมีอุณหภูมิยูเทคติกสูงพอที่จะลดวงจรการเติบโตของคริสตัล

การวิจัยได้พิสูจน์แล้วว่าวัสดุสนามความร้อนด้วยกราไฟต์ที่เคลือบด้วย TaC สามารถปรับปรุงคุณภาพของผลึกเดี่ยว SiC และ AlN ได้อย่างมีนัยสำคัญ ผลึกเดี่ยวที่เตรียมจากวัสดุเคลือบ TaC เหล่านี้ประกอบด้วยคาร์บอน ออกซิเจน และไนโตรเจนเจือปนน้อยลง ลดข้อบกพร่องที่ขอบ ความสม่ำเสมอของความต้านทานที่ดีขึ้น และลดความหนาแน่นของไมโครพอร์และหลุมกัดกร่อนลงอย่างมาก นอกจากนี้ ถ้วยใส่ตัวอย่างเคลือบ TaC ยังสามารถรักษาน้ำหนักและรูปลักษณ์เดิมได้เกือบไม่เปลี่ยนแปลงหลังการใช้งานในระยะยาว สามารถรีไซเคิลได้หลายครั้ง และมีอายุการใช้งานสูงสุด 200 ชั่วโมง ซึ่งช่วยเพิ่มความยั่งยืนและความปลอดภัยของการเตรียมผลึกเดี่ยวได้อย่างมาก ประสิทธิภาพ.

2. การประยุกต์ใช้เทคโนโลยี MOCVD ในการเจริญเติบโตของชั้น epitaxis ของ GaN

ในกระบวนการ MOCVD การเจริญเติบโตของ epitaxal ของฟิล์ม GaN ขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาการสลายตัวของออร์แกโนเมทัลลิก และประสิทธิภาพของเครื่องทำความร้อนเป็นสิ่งสำคัญในกระบวนการนี้ ไม่เพียงแต่จะต้องสามารถให้ความร้อนกับพื้นผิวได้อย่างรวดเร็วและสม่ำเสมอเท่านั้น แต่ยังรักษาความเสถียรที่อุณหภูมิสูงและการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิซ้ำๆ ขณะเดียวกันก็ทนต่อการกัดกร่อนของก๊าซและรับประกันคุณภาพและความหนาสม่ำเสมอของฟิล์ม ซึ่งส่งผลต่อประสิทธิภาพของฟิล์ม ชิปสุดท้าย

เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพและอายุการใช้งานของเครื่องทำความร้อนในระบบ MOCVDเครื่องทำความร้อนกราไฟท์เคลือบ TaCได้รับการแนะนำ เครื่องทำความร้อนนี้เทียบได้กับเครื่องทำความร้อนที่เคลือบ pBN แบบดั้งเดิมที่ใช้งานอยู่ และสามารถนำชั้น epitaxis ของ GaN คุณภาพเดียวกันมาได้ ในขณะที่มีความต้านทานและการปล่อยพื้นผิวที่ต่ำกว่า จึงช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการทำความร้อนและความสม่ำเสมอ ช่วยลดการใช้พลังงานที่ลดลง ด้วยการปรับพารามิเตอร์กระบวนการ ทำให้ความพรุนของการเคลือบ TaC สามารถปรับให้เหมาะสมได้ ช่วยเพิ่มคุณลักษณะการแผ่รังสีของเครื่องทำความร้อน และยืดอายุการใช้งาน ทำให้เป็นตัวเลือกที่เหมาะสมที่สุดในระบบการเติบโตของ MOCVD GaN

3. การใช้ถาดเคลือบ epitaxis (ตัวพาเวเฟอร์)

เนื่องจากเป็นส่วนประกอบสำคัญในการเตรียมและการเติบโตแบบอีพิแทกเซียลของเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สาม เช่น SiC, AlN และ GaN ตัวพาเวเฟอร์จึงมักทำจากกราไฟต์และเคลือบด้วยการเคลือบ SiCเพื่อต้านทานการกัดกร่อนจากก๊าซในกระบวนการ ในช่วงอุณหภูมิ epitaxis ที่ 1100 ถึง 1600°C ความต้านทานการกัดกร่อนของสารเคลือบมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อความทนทานของตัวพาเวเฟอร์ การศึกษาพบว่าอัตราการกัดกร่อนของการเคลือบ TaCในแอมโมเนียที่อุณหภูมิสูงจะต่ำกว่าการเคลือบ SiC อย่างมาก และความแตกต่างนี้มีความสำคัญยิ่งกว่าในไฮโดรเจนที่อุณหภูมิสูง

การทดลองยืนยันความเข้ากันได้ของถาดเคลือบ TaCในกระบวนการ GaN MOCVD สีน้ำเงินโดยไม่ก่อให้เกิดสิ่งเจือปน และด้วยการปรับกระบวนการที่เหมาะสม ประสิทธิภาพของ LED ที่ปลูกโดยใช้ตัวพา TaC ก็สามารถเทียบเคียงได้กับตัวพา SiC แบบดั้งเดิม ดังนั้น พาเลทเคลือบ TaC จึงเป็นทางเลือกแทนพาเลทกราไฟท์เคลือบ SiC และกราไฟท์เคลือบ SiC เนื่องจากมีอายุการใช้งานยาวนานกว่า