실리콘 카바이드 단 결정전력 전자제품에 사용되는 물질은 종종 간과되는 물질로 시작됩니다. 성장 용기에 부하된 SiC 소스 파우더입니다.
물리적 증기 운송 (PVT) 에서 원자 분말은 극도로 높은 온도로 가열됩니다.Si를 함유 한 증기 종과 탄소를 함유 한 종은 크라이블을 통해 운반되고 SiC 씨앗 결정에 퇴적됩니다.온도 분포, 압력, 크라이블 설계 및 씨앗 품질이 모두 중요하지만, 원자 분말의 특성은 증기 안정성, 불순물 통합,볼 성장 속도와 사용 가능한 결정 양.
이러한 이유로 반도체 수준의 SiC 분말은 순수성만으로 평가할 수 없습니다. 입자 크기 분포, 포장 밀도, 자유 실리콘, 자유 탄소, 산소 함량,또한 폴리 타입 구성과 팩의 일관성을 고려해야 합니다..
PVT 성장은 일반적으로 높은 순수성 SiC 분자를 포함하는 그래피트 크라이블을 사용합니다.소스는 서서히 증류를 생성하고 차가운 씨앗 지역으로 이동하는 증류 종을 생성합니다..
이 과정 동안 소스 파우더가 지속적으로 변합니다.
이러한 변화는 Si/C 증기 비율과 질량 운송의 안정성에 영향을 미칩니다. 불안정한 원천은 볼 지름, 성장 속도, 다형성 안정성 및 결함 형성에 변화를 일으킬 수 있습니다.
PVT 소스 최적화에 대한 연구는 분말 포장 밀도와 입자 크기 분포가 소스 활용과 공정 안정성 모두에게 영향을 줄 수 있음을 보여주었습니다.높은 포장 밀도는 고정 된 크로블 용량에서 사용할 수있는 원료의 양을 증가시킵니다., 통제된 입자 크기의 분포는 성장 중에 더 안정적인 수블리메이션 행동을 유지하는 데 도움이됩니다.
SiC 소스 파우더는 종종 4N, 5N 또는 6N와 같은 순도 등급을 사용하여 설명됩니다.
| 순도 지정 | 명목 순수성 |
|---|---|
| 4N | 990.99% |
| 5N | 99.999% |
| 6N | 990.9999% |
그러나, 9의 수는 결정 성장 원천을 선택하기에 충분한 정보를 제공하지 않습니다.
동일한 총 순도를 가진 두 개의 분말은 하나가 붕자와 알루미늄을 포함하고 다른 하나는 주로 전기적으로 덜 활성 오염 물질을 포함하면 다르게 행동 할 수 있습니다.따라서 구매자는 명목 순도 비율에만 의존하는 대신 원소 불순물 보고서를 요구해야합니다..
또한 분석 결과는 검사 방법과 검출 한계에 따라 달라질 수 있습니다. 검사 방법, 샘플 랩 및 보고 기준은 분석 인증서에 명확하게 명시되어야합니다.
붕소는 SiC의 수용성 불순물이다. 낮은 농도에서도 운반자 보상과 전기 저항성에 영향을 줄 수 있다.
보론 조절은 고 저항성 또는 반 단열 SiC를 생산할 때 특히 중요합니다.수용 가능한 농도는 목표 결정 사양과 붕소 사이의 관계에 달려 있습니다., 질소 및 의도적으로 도입 된 심층 도판트.
질소는 SiC의 기증자로 작용하며 일반적으로 n형 전도성과 관련이 있습니다. 질소는 소스 분말, 오븐 대기, 그래피트 구성 요소 또는 의도적인 도핑에서 발생할 수 있습니다.
연구 결과에 따르면 합성된 SiC 분말의 질소 농도는 분말 합성 온도와 아르곤 압력에 의해 영향을받을 수 있습니다.따라서 소스에 포함 된 질소는 전반적인 도핑 통제 전략의 일부로 간주되어야합니다., 단지 외부 오븐 가스 변수로 취급하기 보다는.
알루미늄은 또 다른 수용성 불순물입니다. 원료, 분말 처리 장비 또는 오염 된 오븐 구성 요소를 통해 출처로 들어갈 수 있습니다.
n형 물질의 경우, 알루미늄이 과도하게 많은 경우 기증자 운반자를 보완하고 저항성 조절을 더 어렵게 할 수 있습니다.통제되지 않은 알루미늄은 의도된 보상 균형을 방해 할 수 있습니다..
철, 티타늄, 바나디오, 크로미움, 니켈 및 기타 금속은 전기적으로 활성 에너지 수준을 도입하거나 광학 및 전기적 균일성에 영향을 줄 수 있습니다.
바나디오 와 같은 일부 원소 들 은 일부 반 단열 결정 을 생산 할 때 의도적 으로 첨가 될 수 있다.의도적 인 도핑 은 우연 한 오염 보다 훨씬 더 엄격 한 집중력 과 일률성 통제 를 요구 합니다.
산소는 표면 산화, 원자재, 저장 조건 또는 분말 처리 환경에서 발생할 수 있습니다.산화 화합물 또는 분말 합성 과정에서 포함된 오염.
파우더의 전체 표면 면적이 높기 때문에 미세한 물질은 산화와 습도에 특히 민감할 수 있습니다.
파우더는 높은 명목 SiC 순도를 가질 수 있지만 여전히 바람직하지 않은 자유 실리콘이나 자유로운 탄소를 포함합니다.
이 단계들은 소스의 효과적인 Si/C 비율에 영향을 미치며 수비행위를 변화시킬 수 있습니다. 따라서반도체 결정 성장 분말은 단계 구성에 대한 테스트가 있어야 합니다.
SiC 정화에 대한 연구는 높은 수준의 자유 Si, 자유 C,산소 및 금속 오염 물질은 반도체 수준의 단일 결정 성장에 직접적으로 사용될 때 문제를 일으킬 수 있습니다..
입자의 크기는 소스 포장, 사용 가능한 표면, 가스 흐름 및 성장 과정에서 소스가 진화하는 속도에 영향을줍니다.
대량 결정 성장에 사용되는 상업용 SiC 분말은 수십 미크로미터에서 수백 미크로미터까지의 입자 크기를 가질 수 있습니다.하지만 모든 PVT 원자로에 최적의 입자 크기가 없습니다.올바른 분포는 크리블 기하학, 열장, 성장 기간 및 목표 볼 크기에 달려 있습니다.최근 한 검토에서는 50~500μm 정도의 일반적인 평균 입자 지름의 상업용 SiC 성장 분말을 설명합니다..
지나치게 얇은 분말은 다음과 같습니다.
지나치게 거친 분말은 다음과 같습니다.
넓은 입자 크기 분포는 얇은 입자가 거친 입자 사이의 공간을 채우기 때문에 포장을 개선 할 수 있습니다. 그러나 다른 입자 분자는 또한 다른 속도로 상승 할 수 있습니다.
좁은 분포는 선택된 크기 범위가 충분한 포장 밀도와 증기 공급을 생산하는 조건에서 소스 행동을 더 예측할 수 있습니다.
따라서 입자 크기의 선택은 네 가지 목표를 균형 잡아야 합니다.
포장 밀도는 주어진 크라이블 부피에 얼마나 많은 분말이 들어올 수 있는지 결정합니다.더 높은 부하는 더 긴 성장 실행 또는 더 큰 볼을 지원 할 수 있습니다 외부 크리블의 차원을 변경하지 않고.
그러나 최대 밀도는 자동적으로 가장 좋은 공정 조건이 아닙니다. 파우더 베드는 증기 운송에 충분한 부도성을 유지해야합니다. 포장이 불규칙하다면,소스는 각기 다른 수비율을 가진 지역 채널과 지역을 개발할 수 있습니다..
중요한 부하 매개 변수는 다음과 같습니다.
반복 가능한 생산을 위해, 이러한 매개 변수는 성장 레시피의 일부로 기록되어야 합니다.
상용 소스 파우더는 3C, 4H 및 6H 단계를 포함한 다른 SiC 폴리 타입을 포함 할 수 있습니다. 소스 폴리 타입은 단순히 최종 볼 폴리 타입을 결정하지 않습니다.왜냐하면 씨앗의 방향과 성장 조건이 중요한 역할을 하기 때문입니다..
그럼에도 불구하고, 단계 구성은 원자 하강 특성에 영향을 줄 수 있습니다.정제 된 베타-SiC 분말은 변조 된 온도 조건에서 성장을 지원 할 수있는 잠재력과 수비 행동으로 인해 원료로 조사되었습니다..
따라서 X선 difrction은 각 소스 파우더 팩의 단계 구성을 확인하는 데 유용합니다.
PVT 생산량은 성장 된 볼의 전체 길이나 무게로만 측정되어서는 안됩니다. 더 나은 평가에는 다음이 포함됩니다.
초기 성장률을 증가시키지만 나중에 불안정한 증기 상태를 생성하는 분말은 전체 사용 가능한 양을 줄일 수 있습니다.
마찬가지로 매우 순수한 분말은 입자 분포가 낮은 포장 밀도 또는 빠른 소스 진화로 이어지면 여전히 좋지 않은 성능을 보일 수 있습니다.가장 좋은 분말은 전체 성장 주기에 걸쳐 반복 가능한 질량 운송을 제공하는 것입니다..
전체적인 입수감찰계획은 다음을 포함할 수 있습니다.
| 검사 항목 | 전형적인 방법 | 목적 |
|---|---|---|
| 미량 원소 | GDMS 또는 ICP-MS | 금속 불순물 및 보조 물질 측정 |
| 입자 크기 분포 | 레이저 분사 또는 시트 분석 | 분말의 일관성을 평가합니다. |
| 단계 구성 | XRD | SiC 폴리 타입과 2차 단계를 식별합니다. |
| 자유 실리콘 | 화학적 또는 단계 분석 | 시-부족 잔류물질 검사 |
| 자유 탄소 | 탄소 분석 | 과잉 탄소를 검사합니다. |
| 산소 | 비활성 가스 핵융합 또는 적절한 원소 분석 | 산화와 산소 오염을 평가합니다. |
| 대량 밀도 | 중력 측정 | 크라이블 로딩 제어 지원 |
| 채용 밀도 | 표준 탭 테스트 | 포장 동작을 평가합니다. |
| 형태학 | SEM | 입자의 형태와 집적도를 관찰합니다. |
| 수분 | 통제된 건조 또는 습도 분석 | 보관 및 취급 상태를 검사합니다. |
사양은 샘플링 절차를 명시해야 합니다. 왜냐하면 작은 샘플이 큰 파우더 팩을 나타내지 않을 수 있기 때문입니다. 특히 입자 분리가 발생했을 경우요.
고 순수성 SiC 분말은 생산 후 오염 될 수 있습니다. 일반 금속 도구, 열린 작업실 공기 또는 부적절한 포장과 접촉하면 입자와 미량 금속이 들어올 수 있습니다.
권장되는 통제는 다음을 포함합니다.
파우더 는 또한 입자 크기의 분리 를 피하기 위해 조심스럽게 다루어야 한다. 운송 도중 과도 한 진동 은 얇은 분자와 거친 분자가 분리 될 수 있다.
PVT 성장을 위해 고순도 SiC 분말을 요청할 때 다음을 지정하십시오.
가능하면 분말은 통제 성장 실험을 통해 자격을 얻어야 합니다. 화학적 분석은 필수적입니다.그러나 실제 PVT 성능은 원자 안정성과 사용 가능한 결정 양을 평가하는 가장 직접적인 방법입니다..
높은 순수성 SiC 분말은 단순한 소모품이 아니라 공학적으로 만들어진 원료입니다. 그 순수성, 불순물 프로필, 입자 크기 분포, 밀도,단계 구성과 처리 역사는 PVT 오븐 내부에서 어떻게 행동하는지 결정합니다..
안정적인 SiC 볼 생산을 위해 제조업체는 순도 사양의 9의 수를 넘어서야 합니다. 가장 적합한 분말은 제어 된 증기 생성을 제공하는 분말입니다.예측 가능한 원천 진화, 일관된 전기적 특성과 반복적인 성장 라인에서 높은 사용 가능한 양을 제공합니다.
실리콘 카바이드 단 결정전력 전자제품에 사용되는 물질은 종종 간과되는 물질로 시작됩니다. 성장 용기에 부하된 SiC 소스 파우더입니다.
물리적 증기 운송 (PVT) 에서 원자 분말은 극도로 높은 온도로 가열됩니다.Si를 함유 한 증기 종과 탄소를 함유 한 종은 크라이블을 통해 운반되고 SiC 씨앗 결정에 퇴적됩니다.온도 분포, 압력, 크라이블 설계 및 씨앗 품질이 모두 중요하지만, 원자 분말의 특성은 증기 안정성, 불순물 통합,볼 성장 속도와 사용 가능한 결정 양.
이러한 이유로 반도체 수준의 SiC 분말은 순수성만으로 평가할 수 없습니다. 입자 크기 분포, 포장 밀도, 자유 실리콘, 자유 탄소, 산소 함량,또한 폴리 타입 구성과 팩의 일관성을 고려해야 합니다..
PVT 성장은 일반적으로 높은 순수성 SiC 분자를 포함하는 그래피트 크라이블을 사용합니다.소스는 서서히 증류를 생성하고 차가운 씨앗 지역으로 이동하는 증류 종을 생성합니다..
이 과정 동안 소스 파우더가 지속적으로 변합니다.
이러한 변화는 Si/C 증기 비율과 질량 운송의 안정성에 영향을 미칩니다. 불안정한 원천은 볼 지름, 성장 속도, 다형성 안정성 및 결함 형성에 변화를 일으킬 수 있습니다.
PVT 소스 최적화에 대한 연구는 분말 포장 밀도와 입자 크기 분포가 소스 활용과 공정 안정성 모두에게 영향을 줄 수 있음을 보여주었습니다.높은 포장 밀도는 고정 된 크로블 용량에서 사용할 수있는 원료의 양을 증가시킵니다., 통제된 입자 크기의 분포는 성장 중에 더 안정적인 수블리메이션 행동을 유지하는 데 도움이됩니다.
SiC 소스 파우더는 종종 4N, 5N 또는 6N와 같은 순도 등급을 사용하여 설명됩니다.
| 순도 지정 | 명목 순수성 |
|---|---|
| 4N | 990.99% |
| 5N | 99.999% |
| 6N | 990.9999% |
그러나, 9의 수는 결정 성장 원천을 선택하기에 충분한 정보를 제공하지 않습니다.
동일한 총 순도를 가진 두 개의 분말은 하나가 붕자와 알루미늄을 포함하고 다른 하나는 주로 전기적으로 덜 활성 오염 물질을 포함하면 다르게 행동 할 수 있습니다.따라서 구매자는 명목 순도 비율에만 의존하는 대신 원소 불순물 보고서를 요구해야합니다..
또한 분석 결과는 검사 방법과 검출 한계에 따라 달라질 수 있습니다. 검사 방법, 샘플 랩 및 보고 기준은 분석 인증서에 명확하게 명시되어야합니다.
붕소는 SiC의 수용성 불순물이다. 낮은 농도에서도 운반자 보상과 전기 저항성에 영향을 줄 수 있다.
보론 조절은 고 저항성 또는 반 단열 SiC를 생산할 때 특히 중요합니다.수용 가능한 농도는 목표 결정 사양과 붕소 사이의 관계에 달려 있습니다., 질소 및 의도적으로 도입 된 심층 도판트.
질소는 SiC의 기증자로 작용하며 일반적으로 n형 전도성과 관련이 있습니다. 질소는 소스 분말, 오븐 대기, 그래피트 구성 요소 또는 의도적인 도핑에서 발생할 수 있습니다.
연구 결과에 따르면 합성된 SiC 분말의 질소 농도는 분말 합성 온도와 아르곤 압력에 의해 영향을받을 수 있습니다.따라서 소스에 포함 된 질소는 전반적인 도핑 통제 전략의 일부로 간주되어야합니다., 단지 외부 오븐 가스 변수로 취급하기 보다는.
알루미늄은 또 다른 수용성 불순물입니다. 원료, 분말 처리 장비 또는 오염 된 오븐 구성 요소를 통해 출처로 들어갈 수 있습니다.
n형 물질의 경우, 알루미늄이 과도하게 많은 경우 기증자 운반자를 보완하고 저항성 조절을 더 어렵게 할 수 있습니다.통제되지 않은 알루미늄은 의도된 보상 균형을 방해 할 수 있습니다..
철, 티타늄, 바나디오, 크로미움, 니켈 및 기타 금속은 전기적으로 활성 에너지 수준을 도입하거나 광학 및 전기적 균일성에 영향을 줄 수 있습니다.
바나디오 와 같은 일부 원소 들 은 일부 반 단열 결정 을 생산 할 때 의도적 으로 첨가 될 수 있다.의도적 인 도핑 은 우연 한 오염 보다 훨씬 더 엄격 한 집중력 과 일률성 통제 를 요구 합니다.
산소는 표면 산화, 원자재, 저장 조건 또는 분말 처리 환경에서 발생할 수 있습니다.산화 화합물 또는 분말 합성 과정에서 포함된 오염.
파우더의 전체 표면 면적이 높기 때문에 미세한 물질은 산화와 습도에 특히 민감할 수 있습니다.
파우더는 높은 명목 SiC 순도를 가질 수 있지만 여전히 바람직하지 않은 자유 실리콘이나 자유로운 탄소를 포함합니다.
이 단계들은 소스의 효과적인 Si/C 비율에 영향을 미치며 수비행위를 변화시킬 수 있습니다. 따라서반도체 결정 성장 분말은 단계 구성에 대한 테스트가 있어야 합니다.
SiC 정화에 대한 연구는 높은 수준의 자유 Si, 자유 C,산소 및 금속 오염 물질은 반도체 수준의 단일 결정 성장에 직접적으로 사용될 때 문제를 일으킬 수 있습니다..
입자의 크기는 소스 포장, 사용 가능한 표면, 가스 흐름 및 성장 과정에서 소스가 진화하는 속도에 영향을줍니다.
대량 결정 성장에 사용되는 상업용 SiC 분말은 수십 미크로미터에서 수백 미크로미터까지의 입자 크기를 가질 수 있습니다.하지만 모든 PVT 원자로에 최적의 입자 크기가 없습니다.올바른 분포는 크리블 기하학, 열장, 성장 기간 및 목표 볼 크기에 달려 있습니다.최근 한 검토에서는 50~500μm 정도의 일반적인 평균 입자 지름의 상업용 SiC 성장 분말을 설명합니다..
지나치게 얇은 분말은 다음과 같습니다.
지나치게 거친 분말은 다음과 같습니다.
넓은 입자 크기 분포는 얇은 입자가 거친 입자 사이의 공간을 채우기 때문에 포장을 개선 할 수 있습니다. 그러나 다른 입자 분자는 또한 다른 속도로 상승 할 수 있습니다.
좁은 분포는 선택된 크기 범위가 충분한 포장 밀도와 증기 공급을 생산하는 조건에서 소스 행동을 더 예측할 수 있습니다.
따라서 입자 크기의 선택은 네 가지 목표를 균형 잡아야 합니다.
포장 밀도는 주어진 크라이블 부피에 얼마나 많은 분말이 들어올 수 있는지 결정합니다.더 높은 부하는 더 긴 성장 실행 또는 더 큰 볼을 지원 할 수 있습니다 외부 크리블의 차원을 변경하지 않고.
그러나 최대 밀도는 자동적으로 가장 좋은 공정 조건이 아닙니다. 파우더 베드는 증기 운송에 충분한 부도성을 유지해야합니다. 포장이 불규칙하다면,소스는 각기 다른 수비율을 가진 지역 채널과 지역을 개발할 수 있습니다..
중요한 부하 매개 변수는 다음과 같습니다.
반복 가능한 생산을 위해, 이러한 매개 변수는 성장 레시피의 일부로 기록되어야 합니다.
상용 소스 파우더는 3C, 4H 및 6H 단계를 포함한 다른 SiC 폴리 타입을 포함 할 수 있습니다. 소스 폴리 타입은 단순히 최종 볼 폴리 타입을 결정하지 않습니다.왜냐하면 씨앗의 방향과 성장 조건이 중요한 역할을 하기 때문입니다..
그럼에도 불구하고, 단계 구성은 원자 하강 특성에 영향을 줄 수 있습니다.정제 된 베타-SiC 분말은 변조 된 온도 조건에서 성장을 지원 할 수있는 잠재력과 수비 행동으로 인해 원료로 조사되었습니다..
따라서 X선 difrction은 각 소스 파우더 팩의 단계 구성을 확인하는 데 유용합니다.
PVT 생산량은 성장 된 볼의 전체 길이나 무게로만 측정되어서는 안됩니다. 더 나은 평가에는 다음이 포함됩니다.
초기 성장률을 증가시키지만 나중에 불안정한 증기 상태를 생성하는 분말은 전체 사용 가능한 양을 줄일 수 있습니다.
마찬가지로 매우 순수한 분말은 입자 분포가 낮은 포장 밀도 또는 빠른 소스 진화로 이어지면 여전히 좋지 않은 성능을 보일 수 있습니다.가장 좋은 분말은 전체 성장 주기에 걸쳐 반복 가능한 질량 운송을 제공하는 것입니다..
전체적인 입수감찰계획은 다음을 포함할 수 있습니다.
| 검사 항목 | 전형적인 방법 | 목적 |
|---|---|---|
| 미량 원소 | GDMS 또는 ICP-MS | 금속 불순물 및 보조 물질 측정 |
| 입자 크기 분포 | 레이저 분사 또는 시트 분석 | 분말의 일관성을 평가합니다. |
| 단계 구성 | XRD | SiC 폴리 타입과 2차 단계를 식별합니다. |
| 자유 실리콘 | 화학적 또는 단계 분석 | 시-부족 잔류물질 검사 |
| 자유 탄소 | 탄소 분석 | 과잉 탄소를 검사합니다. |
| 산소 | 비활성 가스 핵융합 또는 적절한 원소 분석 | 산화와 산소 오염을 평가합니다. |
| 대량 밀도 | 중력 측정 | 크라이블 로딩 제어 지원 |
| 채용 밀도 | 표준 탭 테스트 | 포장 동작을 평가합니다. |
| 형태학 | SEM | 입자의 형태와 집적도를 관찰합니다. |
| 수분 | 통제된 건조 또는 습도 분석 | 보관 및 취급 상태를 검사합니다. |
사양은 샘플링 절차를 명시해야 합니다. 왜냐하면 작은 샘플이 큰 파우더 팩을 나타내지 않을 수 있기 때문입니다. 특히 입자 분리가 발생했을 경우요.
고 순수성 SiC 분말은 생산 후 오염 될 수 있습니다. 일반 금속 도구, 열린 작업실 공기 또는 부적절한 포장과 접촉하면 입자와 미량 금속이 들어올 수 있습니다.
권장되는 통제는 다음을 포함합니다.
파우더 는 또한 입자 크기의 분리 를 피하기 위해 조심스럽게 다루어야 한다. 운송 도중 과도 한 진동 은 얇은 분자와 거친 분자가 분리 될 수 있다.
PVT 성장을 위해 고순도 SiC 분말을 요청할 때 다음을 지정하십시오.
가능하면 분말은 통제 성장 실험을 통해 자격을 얻어야 합니다. 화학적 분석은 필수적입니다.그러나 실제 PVT 성능은 원자 안정성과 사용 가능한 결정 양을 평가하는 가장 직접적인 방법입니다..
높은 순수성 SiC 분말은 단순한 소모품이 아니라 공학적으로 만들어진 원료입니다. 그 순수성, 불순물 프로필, 입자 크기 분포, 밀도,단계 구성과 처리 역사는 PVT 오븐 내부에서 어떻게 행동하는지 결정합니다..
안정적인 SiC 볼 생산을 위해 제조업체는 순도 사양의 9의 수를 넘어서야 합니다. 가장 적합한 분말은 제어 된 증기 생성을 제공하는 분말입니다.예측 가능한 원천 진화, 일관된 전기적 특성과 반복적인 성장 라인에서 높은 사용 가능한 양을 제공합니다.
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