SICクリスタルの成長におけるTACコーティングされたるつぼ

近年では、TACコーティングるつぼ（SIC）結晶の成長プロセスにおける反応容器として、るつぼは重要な技術的ソリューションになりました。 TAC材料は、優れた化学腐食抵抗と高温の安定性により、シリコン炭化物の結晶成長の分野で重要な材料になっています。従来のグラファイトのるつぼと比較して、TACコーティングされたるつぼはより安定した成長環境を提供し、グラファイト腐食の影響を減らし、るつぼのサービス寿命を延長し、炭素包装の現象を効果的に回避し、それによって微小管の密度を減らします。

 図1 SICクリスタルの成長

TACコーティングされたるつぼの利点と実験分析

この研究では、TACでコーティングされた伝統的なグラファイトのるつぼとグラファイトのるつぼを使用して、シリコン炭化物結晶の成長を比較しました。結果は、TACコーティングされたるつぼが結晶の品質を大幅に改善することを示しました。

図2PVTメソッドによって成長したSIC Ingotの画像

図2は、伝統的なグラファイトのるつぼで栽培された炭化シリコン結晶が凹面の界面を表示し、TACコーティングされたるつぼで栽培されている炭化片が凸型界面を示すことを示しています。さらに、図3に見られるように、エッジ多結晶現象は、従来のグラファイトのるつぼを使用して成長した結晶で発音されますが、TACコーティングされたるつぼの使用はこの問題を効果的に軽減します。

分析は、TACコーティングるつぼの端で温度を上げ、それによりその領域の結晶の成長速度を低下させます。さらに、TACコーティングは、グラファイトの側壁と結晶の間の直接的な接触を防ぎ、核形成を軽減するのに役立ちます。これらの要因は、結晶の端で発生する多結晶性の可能性を集合的に減らします。

図3異なる成長段階でのウェーハのOM画像

さらに、炭化シリコンの結晶が成長しましたTACコーティングるつぼは、マイクロパイプの欠陥の一般的な原因である、ほとんど炭素カプセル化がないことを示しました。その結果、これらの結晶は、マイクロパイプ欠陥密度の大幅な減少を示しています。図4に示されている腐食試験結果は、TACコーティングされたるつぼで成長した結晶には、マイクロパイプの欠陥が事実上ないことを確認しています。

図4エッチング後のOM画像

結晶品質と不純物の制御の改善

結晶のGDMSおよびホールテストを通じて、この研究では、TACコーティングされたるつぼを使用すると結晶内のTA含有量がわずかに増加することがわかりましたが、TACコーティングは窒素（N）の浸入が結晶にドーピングすることを大幅に制限しました。要約すると、TACコーティングされたるつぼは、特に欠陥密度（特に微小管と炭素カプセル化）を減らし、窒素ドーピング濃度を制御する際に、より高い品質のシリコン炭化物結晶を栽培できます。

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