Amin'izao fotoana izao, ny taranaka fahatelo ny semiconductor no anjakan'nysilisiôma carbide. Ao amin'ny firafitry ny vidin'ny fitaovany, ny substrate dia mitentina 47%, ary ny epitaxy dia 23%. Izy roa miaraka dia mitentina 70% eo ho eo, izay ampahany manan-danja indrindra amin'nysilisiôma carbiderojo indostrian'ny famokarana fitaovana.
Ny fomba fampiasa matetika amin'ny fanomananasilisiôma carbideNy kristaly tokana dia ny fomba PVT (fitaterana etona ara-batana). Ny fitsipika dia ny fanaovana ny akora ao amin'ny faritra mafana kokoa sy ny voa kristaly ao amin'ny faritra somary ambany mari-pana. Ny akora amin'ny mari-pana ambony kokoa dia simba ary mamokatra mivantana ireo akora misy entona tsy misy dingan-drano. Ireo akora misy entona ireo dia entina mankany amin'ny kristaly voa eo ambanin'ny fiaran'ny gradient mari-pana axial, ary nokleary sy mitombo amin'ny kristaly voa mba hamorona kristaly tokana karbida silisiôma. Amin'izao fotoana izao, ny orinasa vahiny toa ny Cree, II-VI, SiCrystal, Dow ary ny orinasa an-trano toa ny Tianyue Advanced, Tianke Heda, ary Century Golden Core dia samy mampiasa io fomba io.
Misy endrika kristaly 200 mahery amin'ny karbida silisiôma, ary ilaina ny fanaraha-maso mazava tsara mba hamoronana endrika kristaly tokana (ny mahazatra dia endrika kristaly 4H). Araka ny prospectus Tianyue Advanced, ny vokatra tehina kristaly ny orinasa tamin'ny taona 2018-2020 sy H1 2021 dia 41%, 38.57%, 50.73% ary 49.90% tsirairay avy, ary ny vokatra substrate dia 72.61%, 75.15%, 75.15% ary 75.15% tsirairay avy. Ny vokatra feno dia 37,7% ihany amin'izao fotoana izao. Raha raisina ho ohatra ny fomba fiasa PVT mahazatra, ny vokatra ambany dia vokatry ny fahasahiranana manaraka amin'ny fanomanana substrate SiC:
1. Ny fahasarotana amin'ny fanaraha-maso ny mari-pana amin'ny sehatry ny mari-pana: Ny hazo kristaly SiC dia mila mamokatra amin'ny hafanana avo 2500 ℃, raha ny kristaly silisiôma ihany no mila 1500 ℃, noho izany dia ilaina ny lafaoro kristaly tokana, ary ny mari-pana mitombo dia mila fehezina tsara mandritra ny famokarana , izay tena sarotra fehezina.
2. Haingam-pamokarana miadana: Ny taham-pitomboan'ny fitaovana silisiôna nentim-paharazana dia 300 mm isan'ora, fa ny kristaly tokana karbida silisiôma dia tsy afaka mitombo 400 microns isan'ora, izay efa ho 800 heny ny fahasamihafana.
3. Ny fepetra avo lenta ho an'ny mari-pamantarana vokatra tsara, ary ny vokatra boaty mainty dia sarotra fehezina amin'ny fotoana: Ny masontsivana fototra amin'ny wafers SiC dia ahitana ny hakitroky ny microtube, ny hakitroky ny dislocation, ny fanoherana, ny ady, ny faharatsian'ny tany, sns. Nandritra ny fizotry ny fitomboan'ny kristaly, dia ilaina amin'ny fanaraha-maso tsara ireo masontsivana toy ny tahan'ny silisiôma-karbonina, ny gradient mari-pana amin'ny fitomboana, ny tahan'ny fitomboan'ny kristaly, ary ny fanerena ny rivotra. Raha tsy izany dia mety hitranga ny fampidirana polymorphic, ka miteraka kristaly tsy mendrika. Ao amin'ny boaty mainty amin'ny graphite crucible, dia tsy azo atao ny mijery ny toetry ny fitomboan'ny kristaly amin'ny fotoana tena izy, ary ilaina ny fanaraha-maso tsara indrindra amin'ny sehatry ny hafanana, ny fampifanarahana ny fitaovana ary ny fanangonana traikefa.
4. Fahasarotana amin'ny fanitarana kristaly: Eo ambanin'ny fomba fitaterana entona, ny teknolojia fanitarana ny fitomboan'ny kristaly SiC dia tena sarotra. Rehefa mitombo ny haben'ny kristaly, dia mitombo be ny fahasarotana amin'ny fitomboany.
5. Amin'ny ankapobeny dia ambany ny vokatra: Ny vokatra ambany dia ahitana rohy roa: (1) Ny vokatra vita amin'ny vato kristaly = ny vokatra vita amin'ny kristaly semiconductor / (famoahana tehina kristaly semiconductor + tsy misy semiconductor-grade kristaly) × 100%; (2) Famoahana substrate = vokatra vita amin'ny substrate mahafeno fepetra/(famoahana substrate mahafeno fepetra + fivoahana substrate tsy mendrika) × 100%.
Amin'ny fanomanana ny kalitao avo lenta sy ny vokatra avo lentasilisiôma carbide substrates, Ny fototra dia mila fitaovana mafana kokoa amin'ny sehatra mafana mba hifehezana tsara ny mari-pana famokarana. Ny kojakoja fanasan-damba mafana ampiasaina amin'izao fotoana izao dia ampahany ara-drafitra grafit madio indrindra, izay ampiasaina amin'ny hafanana sy ny fandoroana vovoka karbônina sy ny vovony silisiôma ary mitazona hafanana. Ny fitaovana grafit dia manana ny toetran'ny tanjaka manokana avo lenta sy ny modulus manokana, ny fanoherana ny hafanana mafana ary ny fanoherana ny harafesina, saingy manana ny tsy fahampiana izy ireo amin'ny maha oxidized azy amin'ny tontolo oksizenina avo lenta, tsy mahatohitra ny amoniaka, ary ny fanoherana ratsy. Ao amin'ny dingan'ny silisiôma carbide tokana fitomboana kristaly sysilisiôma carbide epitaxial waferfamokarana, sarotra ny mahafeno ny fepetra takian'ny olona amin'ny fampiasana fitaovana grafit, izay mametra ny fivoarany sy ny fampiharana azo ampiharina. Noho izany dia nanomboka nipoitra ny coatings mafana be toy ny tantalum carbide.
2. Toetran'nyTantalum Carbide Coating
Ny seramika TaC dia manana teboka levona hatramin'ny 3880 ℃, mafy mafy (Mohs hamafin'ny 9-10), conductivity mafana mafana (22W · m-1 · K−1), hery miondrika lehibe (340-400MPa), ary kely fanitarana mafana coefficient (6.6×10−6K−1), ary mampiseho fahamarinan-toerana thermochemical tsara sy toetra ara-batana tena tsara. Izy io dia manana fifanarahana simika tsara ary mifanaraka amin'ny mekanika amin'ny graphite sy C / C composite material. Noho izany, ny coating TaC dia ampiasaina betsaka amin'ny fiarovana ny hafanana aerospace, ny fitomboan'ny kristaly tokana, ny elektronika angovo ary ny fitaovana fitsaboana.
TaC-mifonoNy graphite dia manana fanoherana ara-tsimika tsara kokoa noho ny grafit miboridana na ny grafit misy SiC, azo ampiasaina amin'ny hafanana avo 2600 °, ary tsy mihetsika amin'ny singa metaly maro. Izy io no coating tsara indrindra amin'ny fitomboan'ny kristaly tokana semiconductor andiany fahatelo sy ny scenario etching wafer. Afaka manatsara be ny fanaraha-maso ny mari-pana sy ny loto eo amin'ny dingana ary manomanawafers silisiôma carbide avo lentaary mifandrayepitaxial wafers. Izy io dia mety indrindra amin'ny fitomboan'ny kristaly tokana GaN na AlN miaraka amin'ny fitaovana MOCVD sy ny fitomboan'ny kristaly tokana SiC miaraka amin'ny fitaovana PVT, ary mihatsara ny kalitaon'ny kristaly tokana efa lehibe.
III. Tombontsoa amin'ny Tantalum Carbide Coated Devices
Ny fampiasana ny Tantalum Carbide TaC coating dia afaka mamaha ny olan'ny lesoka amin'ny sisiny kristaly ary manatsara ny kalitaon'ny fitomboan'ny kristaly. Iray amin'ireo torolalana ara-teknika fototra amin'ny "mitombo haingana, mitombo matevina ary mitombo lava". Ny fikarohana momba ny indostria dia naneho ihany koa fa ny Tantalum Carbide Coated Graphite Crucible dia afaka manafana fanamiana bebe kokoa, ka manome fanaraha-maso tsara amin'ny fitomboan'ny kristaly tokana SiC, ka mampihena be ny mety hisian'ny fananganana polycrystalline amin'ny sisin'ny kristaly SiC. Ankoatra izany, ny Tantalum Carbide Graphite Coating dia manana tombony lehibe roa:
(I) Mampihena ny lesoka SiC
Raha resaka fanaraha-maso ny kilema kristaly tokana SiC dia matetika misy fomba telo manan-danja. Ho fanampin'ny fanatsarana ny mari-pamantarana fitomboana sy ny fitaovana loharano avo lenta (toy ny vovobony loharano SiC), ny fampiasana Tantalum Carbide Coated Graphite Crucible dia mety hahatratra kalitao kristaly tsara.
Diagrama skéma amin'ny koveta vita amin'ny graphite mahazatra (a) sy ny koveta vita amin'ny TAC (b)
Araka ny fikarohana nataon'ny Oniversiten'i Eoropa Atsinanana any Korea, ny fahalotoana lehibe indrindra amin'ny fitomboan'ny kristaly SiC dia azota, ary ny tantalum carbide mifono graphite crucibles dia afaka mametra amin'ny fomba mahomby ny fampidirana azota amin'ny kristaly SiC, ka mampihena ny famokarana kilema toy ny micropipes ary manatsara ny kristaly. kalitao. Ny fanadihadiana dia naneho fa ao anatin'ny toe-javatra mitovy, ny fifantohan'ny mpitatitra ny wafers SiC nambolena tao amin'ny crucibles graphite mahazatra sy ny crucibles TAC coated dia manodidina ny 4.5 × 1017 / cm ary 7.6 × 1015 / cm, tsirairay avy.
Fampitahana ny lesoka ao amin'ny kristaly tokana SiC nambolena tao amin'ny koba grafita mahazatra (a) sy ny koveta vita amin'ny TAC (b)
(II) Fanatsarana ny fiainan'ny crucibles graphite
Amin'izao fotoana izao, ny vidin'ny kristaly SiC dia mijanona ho avo, izay ny vidin'ny grafit consumables dia manodidina ny 30%. Ny fanalahidin'ny fampihenana ny vidin'ny grafita azo ampiasaina dia ny fampitomboana ny androm-piasany. Araka ny angona avy amin'ny ekipa mpikaroka britanika, ny tantalum carbide coatings dia afaka manitatra ny fiainan'ny singa graphite amin'ny 30-50%. Araka io kajikajy io, ny fanoloana ny tantalum carbide coated graphite dia mety hampihena ny vidin'ny kristaly SiC amin'ny 9% -15%.
4. Tantalum carbide coating dingana fanomanana
Ny fomba fanomanana ny coating TaC dia azo zaraina ho sokajy telo: fomba dingana mafy, fomba dingana ranoka ary fomba dingana entona. Ny fomba dingana mafy dia ahitana indrindra ny fomba fampihenana sy ny fomba simika; ny fomba dingan'ny ranon-javatra dia ahitana ny fomba sira miendrika, ny fomba sol-gel (Sol-Gel), ny fomba fametahana slurry, ny fomba famafazana plasma; Ny fomba fiasa amin'ny entona dia misy ny fametrahana ny etona simika (CVD), ny fampidirana entona simika (CVI) ary ny fametrahana etona ara-batana (PVD). Ny fomba samy hafa dia manana ny tombony sy ny fatiantoka. Anisan'izany, ny CVD dia fomba efa matotra sy be mpampiasa amin'ny fanomanana ny coatings TaC. Miaraka amin'ny fanatsarana tsy tapaka ny dingana, dia novolavolaina ny dingana vaovao toy ny fametrahana ny etona simika tariby mafana sy ny fametrahana etona simika miaraka amin'ny ion beam.
Ny akora mifototra amin'ny karbaona novolavolain'ny TaC dia ahitana ny graphite, fibre karbônina ary ny akora mitambatra karbaona/karbonina. Ny fomba fanomanana ny coating TaC amin'ny graphite dia misy ny famafazana plasma, CVD, sintering slurry, sns.
Tombontsoa amin'ny fomba CVD: Ny fomba CVD amin'ny fanomanana ny coating TaC dia mifototra amin'ny tantalum halide (TaX5) ho loharano tantalum ary hydrocarbon (CnHm) ho loharano karbona. Amin'ny toe-javatra sasany, dia simba ho Ta sy C tsirairay avy izy ireo, ary avy eo dia mifamatotra mba hahazoana ny coating TaC. Ny fomba CVD dia azo atao amin'ny mari-pana ambany kokoa, izay afaka misoroka ny tsy fahampiana sy ny fihenan'ny toetra mekanika vokatry ny fiomanana amin'ny hafanana ambony na ny fitsaboana ny coatings amin'ny lafiny iray. Ny firafitra sy ny firafitry ny coating dia azo fehezina, ary manana ny tombony amin'ny fahadiovana avo, hakitroky avo ary hatevin'ny fanamiana. Ny zava-dehibe kokoa, ny famoronana sy ny firafitry ny TaC coatings nomanin'ny CVD dia azo namboarina sy mora fehezina. Izy io dia fomba efa matotra sy be mpampiasa amin'ny fanomanana ny coatings TaC avo lenta.
Ny anton-javatra manan-danja lehibe amin'ny dingana dia:
A. Ny tahan'ny fikorianan'ny entona (loharano tantalum, entona hydrocarbon ho loharano karbôna, entona mpitatitra, entona dilution Ar2, entona mampihena H2): Misy fiantraikany lehibe eo amin'ny sahan'ny mari-pana, ny sahan'ny tsindry ary ny sahan'ny fikorianan'ny entona ny fiovan'ny taham-pidiran'ny entona. ny efitrano fanehoan-kevitra, ka miteraka fiovana eo amin'ny firafitry, ny firafitry, ary ny fanatanterahana ny coating. Ny fampitomboana ny tahan'ny fikorianan'ny Ar dia hampihena ny taham-pitomboan'ny coating ary hampihena ny haben'ny voa, raha misy fiantraikany amin'ny firafitry ny coating ny tahan'ny molara amin'ny TaCl5, H2, ary C3H6. Ny tahan'ny molar amin'ny H2 amin'ny TaCl5 dia (15-20): 1, izay mety kokoa. Ny tahan'ny molar amin'ny TaCl5 amin'ny C3H6 dia mifanakaiky amin'ny 3: 1. Ny TaCl5 na C3H6 tafahoatra dia hahatonga ny fiforonan'ny Ta2C na karbônina maimaim-poana, izay misy fiantraikany amin'ny kalitaon'ny wafer.
B. Ny mari-pana deposition: Arakaraky ny avo kokoa ny mari-pana deposition, ny haingana kokoa ny taham-pamokarana, ny lehibe kokoa ny haben'ny voany, ary ny masiaka kokoa ny coating. Ankoatra izany, ny mari-pana sy ny hafainganam-pandehan'ny fandotoana hydrocarbon ho C sy TaCl5 fandotoana ho Ta dia samy hafa, ary ny Ta sy C dia mety ho Ta2C. Ny mari-pana dia misy fiantraikany lehibe amin'ny fitaovana karbônina novaina amin'ny TaC coating. Rehefa mitombo ny mari-pana deposition, mitombo ny tahan'ny deposition, mitombo ny haben'ny singa, ary miova ny endriky ny singa avy amin'ny spherical mankany polyhedral. Ankoatra izany, ny ambony kokoa ny mari-pana deposition, ny haingana ny decomposition ny TaCl5, ny kely maimaim-poana C dia ho, ny lehibe kokoa ny adin-tsaina eo amin'ny coating, ary ho mora ny triatra. Na izany aza, ny mari-pana ambany dia mety hitarika ho amin'ny fahombiazan'ny famenoana coating ambany kokoa, ny fotoana fitehirizana lava kokoa ary ny vidin'ny akora.
C. Fanerena deposition: Ny fanerena deposition dia mifandray akaiky amin'ny angovo maimaim-poana amin'ny velaran'ny fitaovana ary hisy fiantraikany amin'ny fotoana ipetrahan'ny entona ao amin'ny efitrano fanehoan-kevitra, ka hisy fiantraikany amin'ny hafainganam-pandehan'ny nucleation sy ny haben'ny ampahany amin'ny coating. Rehefa mitombo ny fanerena deposition, lasa lava kokoa ny fotoana fonenan'ny entona, ny reactants dia manana fotoana bebe kokoa hiadiana amin'ny nucleation fanehoan-kevitra, mitombo ny tahan'ny fanehoan-kevitra, ny poti dia lasa lehibe kokoa, ary ny coating lasa matevina; Mifanohitra amin'izany kosa, rehefa mihena ny fanerena deposition, fohy ny fotoana fonenan'ny entona, mihena ny tahan'ny fanehoan-kevitra, miha-kely ny poti, ary ny coating dia manify, fa ny tsindry deposition dia misy fiantraikany kely amin'ny rafitra kristaly sy ny firafitry ny coating.
V. fironana fampandrosoana ny tantalum carbide coating
Ny fatran'ny fanitarana mafana amin'ny TaC (6.6 × 10−6K−1) dia somary hafa noho ny an'ny fitaovana mifototra amin'ny karbaona toy ny graphite, fibre karbônina, ary ny akora mitambatra C/C, izay mahatonga ny coatings TaC amin'ny dingana tokana ho mora vaky sy mianjera. Mba hanatsarana bebe kokoa ny fanoherana ny ablation sy ny oxidation, ny fahamarinan-toeran'ny mekanika amin'ny hafanana, ary ny fanoherana ny harafesina simika avo lenta amin'ny coatings TaC, ny mpikaroka dia nanao fikarohana momba ny rafitra coating toy ny rafitra coating composite, rafitra fametahana vahaolana matanjaka, ary gradient. rafitra coating.
Ny rafitra coating composite dia ny fanakatonana ny triatra ny coating tokana. Matetika, ny coatings hafa dia ampidirina ao amin'ny ambonin'ny na anatiny sosona ny TaC mba hamorona composite rafitra coating; ny rafitra coating manamafy orina vahaolana HfC, ZrC, sns manana endrika toratelo rafitra mitovy amin'ny TaC, ary ny carbide roa mety levona tsy manam-petra amin'ny tsirairay mba hamorona rafitra vahaolana mafy. Ny coating Hf(Ta)C dia tsy misy triatra ary miraikitra tsara amin'ny akora mitambatra C/C. Ny coating dia manana fampisehoana anti-ablation tsara; ny rafitra gradient coating gradient coating dia manondro ny fitanan'ny singa coating manaraka ny hateviny. Ny rafitra dia afaka mampihena ny adin-tsaina anatiny, manatsara ny tsy fitovian'ny coefficient fanitarana mafana, ary misoroka ny triatra.
(II) Tantalum carbide coating fitaovana vokatra
Araka ny antontan'isa sy ny vinavinan'ny QYR (Hengzhou Bozhi), ny tsenan'ny tantalum carbide coating eran-tany tamin'ny taona 2021 dia nahatratra 1.5986 tapitrisa dolara amerikana (ankoatra ny vokatra vita amin'ny tantalum carbide coating an'i Cree) ary mbola any am-piandohana. dingana fampandrosoana ny indostria.
1. Ny peratra fanitarana kristaly sy ny koba ilaina amin'ny fitomboan'ny kristaly: Miorina amin'ny lafaoro fitomboana kristaly 200 isaky ny orinasa, ny ampahany amin'ny tsenan'ny fitaovana mifono TaC takian'ny orinasa fitomboana kristaly 30 dia eo amin'ny 4.7 lavitrisa yuan.
2. Lovia TaC: Ny lovia tsirairay dia afaka mitondra wafer 3, azo ampiasaina mandritra ny 1 volana ny lovia tsirairay, ary lovia 1 no lany isaky ny wafer 100. Ny wafer 3 tapitrisa dia mitaky lovia TaC 30,000, ny lovia tsirairay dia eo amin'ny 20,000 eo ho eo, ary 600 tapitrisa eo ho eo no ilaina isan-taona.
3. Toe-javatra hafa fampihenana karbônina. Toy ny mari-pana ambony lafaoro lining, CVD nozzle, lafaoro fantsona, sns, manodidina ny 100 tapitrisa.
Fotoana fandefasana: Jul-02-2024