TaC பூசப்பட்ட கிராஃபைட் கூறுகளின் பயன்பாடு மற்றும் மேம்பாட்டு சவால்கள்

சிலிக்கான் கார்பைடு (SiC) செதில் வளர்ச்சியின் பின்னணியில், வெப்பப் புலத்தில் பயன்படுத்தப்படும் பாரம்பரிய கிராஃபைட் பொருட்கள் மற்றும் கார்பன்-கார்பன் கலவைகள் 2300°C (Si, SiC₂, Si₂C) இல் சிக்கலான வளிமண்டலத்தைத் தாங்குவதில் குறிப்பிடத்தக்க சவால்களை எதிர்கொள்கின்றன. இந்த பொருட்கள் ஒரு குறுகிய ஆயுட்காலம் மட்டுமல்ல, ஒன்று முதல் பத்து உலை சுழற்சிகளுக்குப் பிறகு வெவ்வேறு பகுதிகளை மாற்றுவது தேவைப்படுகிறது, ஆனால் அதிக வெப்பநிலையில் பதங்கமாதல் மற்றும் ஆவியாகும் தன்மையையும் அனுபவிக்கிறது. இது கார்பன் சேர்க்கைகள் மற்றும் பிற படிக குறைபாடுகளை உருவாக்க வழிவகுக்கும். தொழில்துறை உற்பத்திச் செலவுகளைக் கருத்தில் கொள்ளும்போது குறைக்கடத்தி படிகங்களின் உயர் தரம் மற்றும் நிலையான வளர்ச்சியை உறுதிசெய்ய, கிராஃபைட் கூறுகளில் அதி-உயர் வெப்பநிலை மற்றும் அரிப்பை-எதிர்ப்பு பீங்கான் பூச்சுகளைத் தயாரிப்பது அவசியம். இந்த பூச்சுகள் கிராஃபைட் பாகங்களின் ஆயுட்காலத்தை நீட்டிக்கிறது, தூய்மையற்ற இடம்பெயர்வை தடுக்கிறது மற்றும் படிக தூய்மையை மேம்படுத்துகிறது. SiC எபிடாக்சியல் வளர்ச்சியின் போது, ​​SiC-பூசப்பட்ட கிராஃபைட் தளங்கள் பொதுவாக ஒற்றை படிக அடி மூலக்கூறுகளை ஆதரிக்கவும் வெப்பப்படுத்தவும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இருப்பினும், இந்த தளங்களின் ஆயுட்காலம் இன்னும் மேம்படுத்தப்பட வேண்டும், மேலும் இடைமுகங்களில் இருந்து SiC வைப்புகளை அகற்ற அவை அவ்வப்போது சுத்தம் செய்ய வேண்டும். ஒப்பிடுகையில், டான்டலம்கார்பைடு (TaC) பூச்சுகள்அரிக்கும் வளிமண்டலங்கள் மற்றும் உயர் வெப்பநிலைகளுக்கு சிறந்த எதிர்ப்பை வழங்குகிறது, இது உகந்த SiC படிக வளர்ச்சியை அடைவதற்கான ஒரு முக்கியமான தொழில்நுட்பமாக அமைகிறது.

3880°C உருகும் புள்ளியுடன்,TaCஅதிக இயந்திர வலிமை, கடினத்தன்மை மற்றும் வெப்ப அதிர்ச்சி எதிர்ப்பை வெளிப்படுத்துகிறது. அம்மோனியா, ஹைட்ரஜன் மற்றும் சிலிக்கான் கொண்ட நீராவிகளை உள்ளடக்கிய உயர் வெப்பநிலை நிலைகளின் கீழ் இது சிறந்த இரசாயன செயலற்ற தன்மை மற்றும் வெப்ப நிலைத்தன்மையை பராமரிக்கிறது. பூசப்பட்ட கிராஃபைட் (கார்பன்-கார்பன் கலவை) பொருட்கள்TaCபாரம்பரிய உயர்-தூய்மை கிராஃபைட், pBN- பூசப்பட்ட மற்றும் SiC- பூசப்பட்ட கூறுகளுக்கு மாற்றாக மிகவும் நம்பிக்கைக்குரியவை. மேலும், விண்வெளித் துறையில்,TaCஉயர்-வெப்பநிலை ஆக்சிஜனேற்றம்-எதிர்ப்பு மற்றும் நீக்குதல்-எதிர்ப்பு பூச்சாகப் பயன்படுத்துவதற்கான குறிப்பிடத்தக்க திறனைக் கொண்டுள்ளது, இது பரந்த பயன்பாட்டு வாய்ப்புகளை வழங்குகிறது. எனினும், ஒரு அடர்த்தியான, சீரான, மற்றும் அல்லாத உரித்தல் அடையTaC பூச்சுகிராஃபைட் பரப்புகளில் மற்றும் அதன் தொழில்துறை அளவிலான உற்பத்தியை ஊக்குவிப்பது பல சவால்களை முன்வைக்கிறது. மூன்றாம் தலைமுறை குறைக்கடத்திகளின் வளர்ச்சி மற்றும் எபிடாக்சியல் வளர்ச்சிக்கு பூச்சுகளின் பாதுகாப்பு வழிமுறைகளைப் புரிந்துகொள்வது, உற்பத்தி செயல்முறைகளை புதுமைப்படுத்துதல் மற்றும் சிறந்த சர்வதேச தரங்களுடன் போட்டியிடுதல் ஆகியவை முக்கியமானவை.

முடிவில், SiC வேஃபர் வளர்ச்சி தொழில்நுட்பத்தை முன்னேற்றுவதற்கு TaC பூசப்பட்ட கிராஃபைட் கூறுகளின் மேம்பாடு மற்றும் பயன்பாடு மிகவும் முக்கியமானது. உள்ள சவால்களை எதிர்கொள்வதுTaC பூச்சுதயாரிப்பு மற்றும் தொழில்மயமாக்கல் என்பது உயர்தர குறைக்கடத்தி படிக வளர்ச்சியை உறுதி செய்வதற்கும் அதன் பயன்பாட்டை விரிவுபடுத்துவதற்கும் முக்கியமாகும்.TaC பூச்சுகள்பல்வேறு உயர் வெப்பநிலை பயன்பாடுகளில்.

1. TaC பூசப்பட்ட கிராஃபைட் கூறுகளின் பயன்பாடு

(1) க்ரூசிபிள், விதை படிக வைத்திருப்பவர் மற்றும் ஓட்டம் குழாய்SiC மற்றும் AlN ஒற்றை படிகங்களின் PVT வளர்ச்சி

SiC தயாரிப்பிற்கான இயற்பியல் நீராவி போக்குவரத்து (PVT) முறையின் போது, ​​விதை படிகமானது ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த வெப்பநிலை மண்டலத்தில் வைக்கப்படுகிறது, அதே நேரத்தில் SiC மூலப்பொருள் அதிக வெப்பநிலை மண்டலத்தில் (2400 ° C க்கு மேல்) இருக்கும். மூலப்பொருள் சிதைந்து வாயு வகைகளை (SiXCy) உருவாக்குகிறது, அவை உயர் வெப்பநிலை மண்டலத்திலிருந்து விதை படிகம் அமைந்துள்ள குறைந்த வெப்பநிலை மண்டலத்திற்கு கொண்டு செல்லப்படுகின்றன. ஒற்றை படிகங்களை உருவாக்க அணுக்கரு மற்றும் வளர்ச்சியை உள்ளடக்கிய இந்த செயல்முறைக்கு, அதிக வெப்பநிலையை எதிர்க்கும் மற்றும் SiC மூலப்பொருள் மற்றும் படிகங்களை மாசுபடுத்தாத சிலுவைகள், ஓட்ட வளையங்கள் மற்றும் விதை படிக வைத்திருப்பவர்கள் போன்ற வெப்பப் புலப் பொருட்கள் தேவைப்படுகின்றன. AlN ஒற்றை படிக வளர்ச்சிக்கும் இதே போன்ற தேவைகள் உள்ளன, அங்கு வெப்பமூட்டும் கூறுகள் அல் நீராவி மற்றும் N2 அரிப்பை எதிர்க்க வேண்டும் மற்றும் படிக தயாரிப்பு சுழற்சியைக் குறைக்க அதிக யூடெக்டிக் வெப்பநிலையைக் கொண்டிருக்க வேண்டும்.

பயன்படுத்துவதாக ஆய்வுகள் தெரிவிக்கின்றனTaC பூசப்பட்ட கிராஃபைட் பொருட்கள்SiC மற்றும் AlN தயாரிப்புக்கான வெப்பப் புலத்தில் குறைவான கார்பன், ஆக்ஸிஜன் மற்றும் நைட்ரஜன் அசுத்தங்களைக் கொண்ட தூய்மையான படிகங்களை உருவாக்குகிறது. விளிம்பு குறைபாடுகள் குறைக்கப்படுகின்றன, மேலும் பல்வேறு பகுதிகளில் உள்ள மின்தடையானது மைக்ரோபோர் மற்றும் எட்ச் பிட் அடர்த்தியுடன் கணிசமாகக் குறைக்கப்பட்டு, படிகத் தரத்தை பெரிதும் மேம்படுத்துகிறது. மேலும், திTaCக்ரூசிபிள் சிறிய எடை இழப்பு மற்றும் சேதம் இல்லாததைக் காட்டுகிறது, மீண்டும் பயன்படுத்த அனுமதிக்கிறது (200 மணிநேரம் வரை ஆயுட்காலம்), ஒற்றை படிக தயாரிப்பின் நிலைத்தன்மை மற்றும் செயல்திறனை மேம்படுத்துகிறது.

(2 ) MOCVD GaN எபிடாக்சியல் லேயர் வளர்ச்சியில் உள்ள ஹீட்டர்

MOCVD GaN வளர்ச்சி என்பது மெல்லிய படலங்களை எபிடாக்சியாக வளர இரசாயன நீராவி படிவு தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்துகிறது. அறை வெப்பநிலையின் துல்லியம் மற்றும் சீரான தன்மை ஹீட்டரை ஒரு முக்கிய அங்கமாக ஆக்குகிறது. இது தொடர்ந்து மற்றும் சீரான முறையில் அடி மூலக்கூறை நீண்ட காலத்திற்கு வெப்பப்படுத்த வேண்டும் மற்றும் அரிக்கும் வாயுக்களின் கீழ் அதிக வெப்பநிலையில் நிலைத்தன்மையை பராமரிக்க வேண்டும்.

MOCVD GaN சிஸ்டம் ஹீட்டரின் செயல்திறன் மற்றும் மறுசுழற்சி திறனை மேம்படுத்த,TaC பூசப்பட்ட கிராஃபைட்ஹீட்டர்கள் வெற்றிகரமாக அறிமுகப்படுத்தப்பட்டுள்ளன. pBN பூச்சுகள் கொண்ட பாரம்பரிய ஹீட்டர்களுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​TaC ஹீட்டர்கள் படிக அமைப்பு, தடிமன் சீரான தன்மை, உள்ளார்ந்த குறைபாடுகள், தூய்மையற்ற ஊக்கமருந்து மற்றும் மாசுபடுத்தும் நிலைகளில் ஒப்பிடக்கூடிய செயல்திறனைக் காட்டுகின்றன. குறைந்த மின்தடை மற்றும் மேற்பரப்பு உமிழ்வுTaC பூச்சுஹீட்டரின் செயல்திறன் மற்றும் சீரான தன்மையை அதிகரிக்கிறது, ஆற்றல் நுகர்வு மற்றும் வெப்பச் சிதறலைக் குறைக்கிறது. பூச்சுகளின் சரிசெய்யக்கூடிய போரோசிட்டி ஹீட்டரின் கதிர்வீச்சு பண்புகளை மேலும் மேம்படுத்துகிறது மற்றும் அதன் ஆயுட்காலத்தை நீட்டிக்கிறது.TaC பூசப்பட்ட கிராஃபைட்MOCVD GaN வளர்ச்சி அமைப்புகளுக்கு ஹீட்டர்கள் ஒரு சிறந்த தேர்வாகும்.

படம் 2. (அ) GaN எபிடாக்சியல் வளர்ச்சிக்கான MOCVD கருவியின் திட்ட வரைபடம்

(ஆ) அடிப்படை மற்றும் ஆதரவைத் தவிர்த்து, MOCVD அமைப்பில் நிறுவப்பட்ட TaC பூசப்பட்ட கிராஃபைட் ஹீட்டர் (இன்செட் வெப்பத்தின் போது அடிப்படை மற்றும் ஆதரவைக் காட்டுகிறது)

(c)GaN எபிடாக்சியல் வளர்ச்சியின் 17 சுழற்சிகளுக்குப் பிறகு TaC பூசப்பட்ட கிராஃபைட் ஹீட்டர்

(3)எபிடாக்சியல் பூச்சு தட்டுகள் (வேஃபர் கேரியர்கள்)

SiC, AlN மற்றும் GaN போன்ற மூன்றாம் தலைமுறை குறைக்கடத்தி செதில்களின் தயாரிப்பு மற்றும் எபிடாக்சியல் வளர்ச்சியில் வேஃபர் கேரியர்கள் முக்கியமான கட்டமைப்பு கூறுகளாகும். பெரும்பாலான செதில் கேரியர்கள் கிராஃபைட்டால் ஆனவை மற்றும் செயல்முறை வாயுக்களின் அரிப்பை எதிர்க்க SiC உடன் பூசப்பட்டவை, 1100 முதல் 1600 டிகிரி செல்சியஸ் வெப்பநிலை வரம்பிற்குள் செயல்படுகின்றன. பாதுகாப்பு பூச்சுகளின் அரிப்பு எதிர்ப்பு திறன் கேரியரின் ஆயுளுக்கு முக்கியமானது.

உயர் வெப்பநிலை அம்மோனியா மற்றும் ஹைட்ரஜன் சூழல்களில் TaC இன் அரிப்பு விகிதம் SiC ஐ விட கணிசமாக மெதுவாக இருப்பதாக ஆராய்ச்சி சுட்டிக்காட்டுகிறது.TaC பூசப்பட்டதுதட்டுகள் நீல GaN MOCVD செயல்முறைகளுடன் மிகவும் இணக்கமானவை மற்றும் தூய்மையற்ற அறிமுகத்தைத் தடுக்கின்றன. பயன்படுத்தி வளர்ந்த LED செயல்திறன்TaC கேரியர்கள்பாரம்பரிய SiC கேரியர்களுடன் ஒப்பிடலாம்TaC பூசப்பட்டதுசிறந்த ஆயுளைக் காட்டும் தட்டுகள்.

படம் 3. GaN எபிடாக்சியல் வளர்ச்சிக்காக MOCVD உபகரணங்களில் (Veeco P75) பயன்படுத்தப்படும் வேஃபர் தட்டுகள். இடதுபுறத்தில் உள்ள தட்டு TaC உடன் பூசப்பட்டுள்ளது, வலதுபுறத்தில் உள்ள தட்டு SiC உடன் பூசப்பட்டுள்ளது

2. TaC பூசப்பட்ட கிராஃபைட் கூறுகளில் உள்ள சவால்கள்

ஒட்டுதல்:இடையே வெப்ப விரிவாக்க குணகம் வேறுபாடுTaCமற்றும் கார்பன் பொருட்கள் குறைந்த பூச்சு ஒட்டுதல் வலிமையை விளைவிக்கிறது, இது விரிசல், போரோசிட்டி மற்றும் வெப்ப அழுத்தத்திற்கு ஆளாகிறது, இது அரிக்கும் வளிமண்டலத்தின் கீழ் பூச்சு ஸ்பாலேஷன் மற்றும் மீண்டும் மீண்டும் வெப்பநிலை சுழற்சிக்கு வழிவகுக்கும்.

தூய்மை: TaC பூச்சுகள்அதிக வெப்பநிலையில் அசுத்தங்களை அறிமுகப்படுத்துவதைத் தவிர்ப்பதற்கு மிக உயர்ந்த தூய்மையை பராமரிக்க வேண்டும். பூச்சுக்குள் இலவச கார்பன் மற்றும் உள்ளார்ந்த அசுத்தங்களை மதிப்பிடுவதற்கான தரநிலைகள் நிறுவப்பட வேண்டும்.

ஸ்திரத்தன்மை:2300 ° C க்கும் அதிகமான வெப்பநிலை மற்றும் இரசாயன வளிமண்டலங்களுக்கு எதிர்ப்பு மிகவும் முக்கியமானது. துளைகள், விரிசல்கள் மற்றும் ஒற்றை படிக தானிய எல்லைகள் போன்ற குறைபாடுகள் அரிக்கும் வாயு ஊடுருவலுக்கு ஆளாகின்றன, இது பூச்சு தோல்விக்கு வழிவகுக்கிறது.

ஆக்ஸிஜனேற்ற எதிர்ப்பு:TaC500°Cக்கு மேல் வெப்பநிலையில் ஆக்சிஜனேற்றம் செய்யத் தொடங்கி, Ta2O5 உருவாகிறது. ஆக்சிஜனேற்ற விகிதம் வெப்பநிலை மற்றும் ஆக்ஸிஜன் செறிவுடன் அதிகரிக்கிறது, தானிய எல்லைகள் மற்றும் சிறு தானியங்களில் இருந்து தொடங்குகிறது, இது குறிப்பிடத்தக்க பூச்சு சிதைவு மற்றும் இறுதியில் ஸ்பல்லேஷனுக்கு வழிவகுக்கிறது.

சீரான தன்மை மற்றும் கடினத்தன்மை: சீரற்ற பூச்சு விநியோகம் உள்ளூர் வெப்ப அழுத்தத்தை ஏற்படுத்தும், விரிசல் மற்றும் வெடிப்பு அபாயத்தை அதிகரிக்கும். மேற்பரப்பு கடினத்தன்மை வெளிப்புற சூழலுடனான தொடர்புகளை பாதிக்கிறது, அதிக கரடுமுரடான உராய்வு மற்றும் சீரற்ற வெப்ப புலங்களுக்கு வழிவகுக்கிறது.

தானிய அளவு:சீரான தானிய அளவு பூச்சு நிலைத்தன்மையை அதிகரிக்கிறது, அதேசமயம் சிறிய தானியங்கள் ஆக்ஸிஜனேற்றம் மற்றும் அரிப்புக்கு ஆளாகின்றன, இது அதிகரித்த போரோசிட்டி மற்றும் குறைக்கப்பட்ட பாதுகாப்பிற்கு வழிவகுக்கிறது. பெரிய தானியங்கள் வெப்ப அழுத்தத்தால் தூண்டப்பட்ட ஸ்பாலேஷன் ஏற்படலாம்.

3. முடிவு மற்றும் அவுட்லுக்

TaC பூசப்பட்ட கிராஃபைட் கூறுகள் குறிப்பிடத்தக்க சந்தை தேவை மற்றும் பரந்த பயன்பாட்டு வாய்ப்புகளைக் கொண்டுள்ளன. முக்கிய உற்பத்திTaC பூச்சுகள்தற்போது CVD TaC கூறுகளை நம்பியுள்ளது, ஆனால் CVD உபகரணங்களின் அதிக விலை மற்றும் வரையறுக்கப்பட்ட படிவு திறன் இன்னும் பாரம்பரிய SiC பூசப்பட்ட கிராஃபைட் பொருட்களை மாற்றவில்லை. சின்டரிங் முறைகள் மூலப்பொருள் செலவுகளை திறம்பட குறைக்கலாம் மற்றும் சிக்கலான கிராஃபைட் வடிவங்களுக்கு இடமளித்து, பல்வேறு பயன்பாட்டு தேவைகளை பூர்த்தி செய்யலாம். AFTech, CGT கார்பன் GmbH மற்றும் Toyo Tanso போன்ற நிறுவனங்கள் முதிர்ச்சியடைந்துள்ளனTaC பூச்சுசெயல்முறைகள் மற்றும் சந்தையில் ஆதிக்கம் செலுத்துகின்றன.

சீனாவில், வளர்ச்சிTaC பூசப்பட்ட கிராஃபைட் கூறுகள்இன்னும் அதன் சோதனை மற்றும் ஆரம்ப தொழில்மயமாக்கல் நிலைகளில் உள்ளது. தொழில்துறையை முன்னேற்ற, தற்போதைய தயாரிப்பு முறைகளை மேம்படுத்துதல், புதிய உயர்தர TaC பூச்சு செயல்முறைகளை ஆராய்தல் மற்றும் புரிந்து கொள்ளுதல்TaC பூச்சுபாதுகாப்பு வழிமுறைகள் மற்றும் தோல்வி முறைகள் அவசியம். விரிவடைகிறதுTaC பூச்சு பயன்பாடுகள்ஆராய்ச்சி நிறுவனங்கள் மற்றும் நிறுவனங்களின் தொடர்ச்சியான கண்டுபிடிப்புகள் தேவை. உள்நாட்டு மூன்றாம் தலைமுறை குறைக்கடத்தி சந்தை வளரும்போது, ​​உயர் செயல்திறன் பூச்சுகளுக்கான தேவை அதிகரிக்கும், இது உள்நாட்டு மாற்றுகளை எதிர்கால தொழில்துறையின் போக்காக மாற்றும்.**