Aig an àm seo, tha an treas ginealach de semiconductors fo smachdsilicon carbide. Ann an structar cosgais nan innealan aige, tha an t-substrate a ’dèanamh suas 47%, agus tha an epitaxy a’ cunntadh airson 23%. Tha an dithis còmhla a’ dèanamh suas mu 70%, agus sin am pàirt as cudromaiche densilicon carbideslabhraidh gnìomhachas saothrachaidh innealan.
An dòigh ullachaidh a thathar a 'cleachdadh gu cumantasilicon carbideIs e criostalan singilte an dòigh PVT (còmhdhail bhalbhaichean corporra). Is e am prionnsapal na stuthan amh a dhèanamh ann an sòn teòthachd àrd agus an criostal sìl ann an sòn teòthachd an ìre mhath ìosal. Bidh na stuthan amh aig teòthachd nas àirde a’ lobhadh agus a’ toirt a-mach stuthan ìre gas gu dìreach às aonais ìre lionn. Tha na stuthan ìre gas sin air an giùlan chun chriostail sìl fo dhraibheadh an caisead teòthachd aiseach, agus bidh iad a’ cnagadh agus a ’fàs aig a’ chriostail sìl gus criostal singilte carbide silicon a chruthachadh. Aig an àm seo, bidh companaidhean cèin leithid Cree, II-VI, SiCrystal, Dow agus companaidhean dachaigheil leithid Tianyue Advanced, Tianke Heda, agus Century Golden Core uile a’ cleachdadh an dòigh seo.
Tha còrr air 200 cruth criostail de silicon carbide ann, agus tha feum air smachd gu math mionaideach gus an cruth criostail singilte a tha a dhìth a ghineadh (is e cruth criostail 4H am prìomh-shruth). A rèir ro-shealladh Tianyue Advanced, bha toradh slat criostail na companaidh ann an 2018-2020 agus H1 2021 aig 41%, 38.57%, 50.73% agus 49.90% fa leth, agus b’ e toradh an t-substrate 72.61%, 75.15.4% fa leth. Chan eil an toradh iomlan an-dràsta ach 37.7%. A’ gabhail ris a’ mhodh PVT prìomh-shruthach mar eisimpleir, tha an toradh ìosal gu ìre mhòr mar thoradh air na duilgheadasan a leanas ann an ullachadh substrate SiC:
1. Duilgheadas ann an smachd achadh teòthachd: Feumaidh slatan criostail SiC a bhith air an toirt a-mach aig teòthachd àrd 2500 ℃, fhad ‘s nach fheum criostalan silicon ach 1500 ℃, agus mar sin tha feum air fùirneisean criostail singilte sònraichte, agus feumar smachd mionaideach a chumail air an teòthachd fàis rè cinneasachadh , a tha gu math duilich a smachdachadh.
2. Astar cinneasachaidh slaodach: Is e ìre fàis stuthan silicon traidiseanta 300 mm san uair, ach chan urrainn dha criostalan singilte carbide silicon ach fàs 400 micron san uair, a tha faisg air 800 uair an diofar.
3. Riatanasan àrda airson paramadairean toraidh math, agus tha e duilich smachd a chumail air toradh bogsa dubh ann an ùine: Tha prìomh pharamadairean wafers SiC a’ toirt a-steach dùmhlachd microtube, dùmhlachd gluasad, resistivity, warpage, roughness uachdar, msaa. Rè pròiseas fàs criostail, tha e riatanach gus smachd ceart a chumail air paramadairean leithid co-mheas silicon-carbon, caisead teòthachd fàis, ìre fàis criostal, agus cuideam sruth-adhair. Rud eile, tha coltas ann gun tachair in-ghabhail polymorphic, a’ leantainn gu criostalan gun teisteanas. Anns a ’bhogsa dhubh den ghrafit crucible, tha e do-dhèanta an inbhe fàs criostail fhaicinn ann an àm fìor, agus tha feum air smachd raon teirmeach fìor mhionaideach, maidseadh stuthan, agus cruinneachadh eòlas.
4. Duilgheadas ann an leudachadh criostail: Fon dòigh còmhdhail ìre gas, tha teicneòlas leudachaidh fàs criostail SiC air leth duilich. Mar a tha meud criostail a 'dol am meud, tha an duilgheadas fàis aige a' meudachadh gu mòr.
5. Toradh ìosal sa chumantas: Tha toradh ìosal sa mhòr-chuid air a dhèanamh suas de dhà cheangal: (1) Toradh slat criostail = toradh slat criostal ìre leth-chonnsair / (toradh slat criostail ìre leth-chonnsair + toradh slat criostail neo-sheòrsach) × 100%; (2) Toradh substrate = toradh substrate barrantaichte / (toradh substrate barrantaichte + toradh substrate gun teisteanas) × 100%.
Ann an ullachadh àrd-inbhe agus àrd-toradhfo-stratan silicon carbide, feumaidh an cridhe stuthan achaidh teirmeach nas fheàrr gus smachd ceart a chumail air an teòthachd toraidh. Is e pàirtean structarail grafait fìor-ghlan a tha sa mhòr-chuid de na goireasan crucible achadh teirmeach a thathas a’ cleachdadh gus pùdar gualain agus sileaconach a theasachadh agus a leaghadh agus a chumail blàth. Tha feartan neart sònraichte àrd agus modulus sònraichte aig stuthan graphite, deagh sheasamh clisgeadh teirmeach agus strì an aghaidh creimeadh, ach tha na h-eas-bhuannachdan aca a bhith air an oxidachadh gu furasta ann an àrainneachdan ocsaidean àrd-teòthachd, gun a bhith an aghaidh ammonia, agus droch sheasamh an aghaidh sgrìobadh. Anns a 'phròiseas de silicon carbide fàs criostail singilte aguswafer epitaxial silicon carbidecinneasachadh, tha e duilich coinneachadh ri riatanasan dhaoine a tha a’ sìor fhàs nas cruaidhe airson cleachdadh stuthan grafait, a tha a’ cuingealachadh gu mòr air leasachadh agus cleachdadh practaigeach. Mar sin, tha còmhdach àrd-teòthachd leithid tantalum carbide air tòiseachadh a’ nochdadh.
2. FeartanCòmhdach Carbide Tantalum
Tha puing leaghaidh suas ri 3880 ℃ aig ceirmeag TaC, cruas àrd (cruas Mohs 9-10), giùlan teirmeach mòr (22W · m-1 · K−1), neart cromadh mòr (340-400MPa), agus leudachadh teirmeach beag co-èifeachd (6.6 × 10 - 6K - 1), agus a’ taisbeanadh seasmhachd thermochemical sàr-mhath agus feartan corporra sàr-mhath. Tha co-chòrdalachd ceimigeach math aige agus co-chòrdalachd meacanaigeach le grafait agus stuthan co-dhèanta C / C. Mar sin, tha còmhdach TaC air a chleachdadh gu farsaing ann an dìon teirmeach aerospace, fàs criostail singilte, electronics lùth, agus uidheamachd meidigeach.
còmhdaichte le TaCtha strì an aghaidh creimeadh ceimigeach nas fheàrr aig grafait na grafait lom no grafait còmhdaichte le SiC, faodar a chleachdadh gu seasmhach aig teòthachd àrd de 2600 °, agus chan eil e ag ath-fhreagairt le mòran eileamaidean meatailt. Is e seo an còmhdach as fheàrr ann an suidheachaidhean fàs criostail singilte semiconductor treas-ghinealach agus sèididh wafer. Faodaidh e leasachadh mòr a thoirt air smachd teothachd agus neo-chunbhalachd sa phròiseas agus ag ullachadhwafers silicon carbide àrd-inbheagus co-cheangailtewafers epitaxial. Tha e gu sònraichte freagarrach airson criostalan singilte GaN no AlN a fhàs le uidheamachd MOCVD agus criostalan singilte SiC a fhàs le uidheamachd PVT, agus tha càileachd criostalan singilte fàs air a leasachadh gu mòr.
III. Buannachdan innealan còmhdaichte le Tantalum Carbide
Faodaidh cleachdadh còmhdach Tantalum Carbide TaC fuasgladh fhaighinn air an duilgheadas a thaobh lochdan oir criostal agus leasachadh càileachd fàs criostail. Is e seo aon de na prìomh stiùiridhean teicnigeach airson “fàs gu luath, fàs tiugh, agus fàs fada”. Tha rannsachadh gnìomhachais cuideachd air sealltainn gum faod Tantalum Carbide Coated Graphite Crucible teasachadh nas èideadh a choileanadh, agus mar sin a’ toirt seachad smachd pròiseas sàr-mhath airson fàs criostal singilte SiC, agus mar sin a’ lughdachadh gu mòr an coltachd de chruthachadh polycrystalline aig oir criostalan SiC. A bharrachd air an sin, tha dà phrìomh bhuannachd aig còmhdach Tantalum Carbide Graphite:
(I) A' lughdachadh lochdan SiC
A thaobh smachd a chumail air lochdan criostail singilte SiC, mar as trice tha trì dòighean cudromach ann. A bharrachd air a bhith ag àrdachadh paramadairean fàis agus stuthan stòr àrd-inbhe (leithid pùdar stòr SiC), faodaidh cleachdadh Tantalum Carbide Coated Graphite Crucible cuideachd càileachd criostail math a choileanadh.
Diagram sgeamach de bhreabadair grafait àbhaisteach (a) agus breag-bhrat còmhdaichte le TAC (b)
A rèir rannsachadh le Oilthigh Taobh an Ear na Roinn Eòrpa ann an Coirea, is e nitrogen am prìomh neo-chunbhalachd ann am fàs criostail SiC, agus faodaidh crucibles grafait còmhdaichte le tantalum carbide casg a chuir gu h-èifeachdach air cuir a-steach naitridean de chriostalan SiC, agus mar sin a’ lughdachadh gineadh lochdan leithid micropìob agus ag adhartachadh criostalan. càileachd. Tha sgrùdaidhean air sealltainn, fo na h-aon chumhachan, gu bheil an dùmhlachd giùlain de wafers SiC a chaidh fhàs ann an crucibles grafait àbhaisteach agus breagagan còmhdaichte le TAC timcheall air 4.5 × 1017 / cm agus 7.6 × 1015 / cm, fa leth.
Coimeas eadar uireasbhaidhean ann an criostalan singilte SiC a chaidh fhàs ann an ceusagan grafait àbhaisteach (a) agus breusgain còmhdaichte le TAC (b)
(II) Ag adhartachadh beatha crucibles grafait
An-dràsta, tha cosgais criostalan SiC fhathast àrd, agus tha cosgais stuthan ion-mhiannaichte grafait timcheall air 30%. Is e an iuchair airson cosgais stuthan grafait a lughdachadh a bheatha seirbheis àrdachadh. A rèir dàta bho sgioba rannsachaidh Breatannach, faodaidh còmhdach tantalum carbide beatha seirbheis co-phàirtean grafait a leudachadh le 30-50%. A rèir an àireamhachaidh seo, faodaidh dìreach a bhith a’ cur an àite grafait còmhdaichte le carbide tantalum cosgais criostalan SiC a lughdachadh 9% -15%.
4. Pròiseas ullachaidh còmhdach carbide tantalum
Faodar dòighean ullachaidh còmhdach TaC a roinn ann an trì roinnean: modh ìre cruaidh, modh ìre leaghaidh agus modh ìre gas. Tha an dòigh ìre cruaidh sa mhòr-chuid a’ toirt a-steach modh lughdachadh agus modh ceimigeach; tha an dòigh ìre leaghaidh a’ toirt a-steach modh salann leaghte, modh sol-gel (Sol-Gel), dòigh sìoladh siodar, modh spraeadh plasma; Tha an dòigh ìre gas a’ toirt a-steach tasgadh bhalbhaichean ceimigeach (CVD), in-shìoladh bhalbhaichean ceimigeach (CVI) agus tasgadh vapor corporra (PVD). Tha na buannachdan agus na h-eas-bhuannachdan aca fhèin aig diofar dhòighean. Nam measg, tha CVD na dhòigh an ìre mhath aibidh agus air a chleachdadh gu farsaing airson còmhdach TaC ullachadh. Le leasachadh leantainneach air a’ phròiseas, chaidh pròiseasan ùra a leasachadh leithid tasgadh bhalbhaichean ceimigeach uèir teth agus tasgadh bhalbhaichean ceimigeach le taic giùlan ian.
Tha stuthan stèidhichte air gualain atharraichte le còmhdach TaC gu ìre mhòr a’ toirt a-steach grafait, fiber carbon, agus stuthan co-dhèanta gualain / gualain. Tha na dòighean airson a bhith ag ullachadh còmhdach TaC air grafait a’ toirt a-steach frasadh plasma, CVD, sintering siodar, msaa.
Buannachdan modh CVD: Tha an dòigh CVD airson còmhdach TaC ullachadh stèidhichte air tantalum halide (TaX5) mar stòr tantalum agus hydrocarbon (CnHm) mar stòr gualain. Fo chumhachan sònraichte, bidh iad air an lobhadh ann an Ta agus C fa leth, agus an uairsin ag ath-fhreagairt ri chèile gus còmhdach TaC fhaighinn. Faodar an dòigh CVD a dhèanamh aig teòthachd nas ìsle, a dh ’fhaodas uireasbhaidhean agus lughdachadh air feartan meacanaigeach air adhbhrachadh le ullachadh àrd-teòthachd no làimhseachadh còmhdach gu ìre a sheachnadh. Faodar smachd a chumail air co-dhèanamh agus structar a ’chòmhdaich, agus tha na buannachdan aige bho fhìor-ghlanachd, dùmhlachd àrd, agus tiugh èideadh. Nas cudromaiche, faodar co-dhèanamh agus structar còmhdach TaC ullachadh le CVD a dhealbhadh agus a smachdachadh gu furasta. Tha e na dhòigh an ìre mhath aibidh agus air a chleachdadh gu farsaing airson còmhdach TaC de chàileachd àrd ullachadh.
Am measg nam prìomh nithean a bheir buaidh air a’ phròiseas tha:
A. Ìre sruth gas (stòr tantalum, gas hydrocarbon mar stòr gualain, gas giùlain, gas caolachaidh Ar2, lughdachadh gas H2): Tha buaidh mhòr aig an atharrachadh ann an ìre sruthadh gas air an raon teòthachd, raon cuideam, agus raon sruthadh gas ann an an t-seòmar ath-bhualadh, a 'ciallachadh gu bheil atharrachaidhean ann an co-dhèanamh, structar, agus coileanadh a' chòmhdach. Bidh àrdachadh ìre sruth Ar a ’slaodadh sìos an ìre fàis còmhdach agus a’ lughdachadh meud gràin, fhad ‘s a tha an co-mheas tomad molar de TaCl5, H2, agus C3H6 a’ toirt buaidh air co-dhèanamh còmhdach. Is e an co-mheas molar de H2 gu TaCl5 (15-20): 1, a tha nas freagarraiche. Tha an co-mheas molar de TaCl5 gu C3H6 gu teòiridheach faisg air 3: 1. Bidh cus TaCl5 no C3H6 ag adhbhrachadh cruthachadh Ta2C no carbon an-asgaidh, a’ toirt buaidh air càileachd an wafer.
B. Teòthachd tasgaidh: Mar as àirde an teòthachd tasgaidh, is ann as luaithe a bhios an ìre tasgaidh, is ann as motha am meud gràin, agus mar as garbh a bhios an còmhdach. A bharrachd air an sin, tha teòthachd agus astar lobhadh hydrocarbon ann an lobhadh C agus TaCl5 gu Ta eadar-dhealaichte, agus tha Ta agus C nas dualtaiche Ta2C a chruthachadh. Tha buaidh mhòr aig teòthachd air stuthan gualain atharraichte còmhdach TaC. Mar a bhios teòthachd an tasgaidh ag àrdachadh, bidh an ìre tasgaidh ag àrdachadh, bidh meud nam mìrean ag àrdachadh, agus bidh cumadh a’ ghràin ag atharrachadh bho spherical gu polyhedral. A bharrachd air an sin, mar as àirde an teòthachd tasgaidh, mar as luaithe a bhios lobhadh TaCl5, is ann as lugha a bhios C an-asgaidh, is ann as motha a bhios an cuideam anns a ’chòmhdach, agus thèid sgàinidhean a chruthachadh gu furasta. Ach, bheir teòthachd tasgaidh ìosal gu èifeachdas tasgaidh còmhdach nas ìsle, ùine tasgaidh nas fhaide, agus cosgaisean stuthan amh nas àirde.
C. Cuideam tasgaidh: Tha cuideam tasgaidh ceangailte gu dlùth ri lùth an-asgaidh uachdar an stuth agus bheir e buaidh air an ùine còmhnaidh gas anns an t-seòmar ath-bhualadh, agus mar sin a’ toirt buaidh air astar nucleation agus meud mìrean a ’chòmhdaich. Mar a bhios an cuideam tasgaidh a ’dol am meud, bidh an ùine còmhnaidh gas a’ fàs nas fhaide, tha barrachd ùine aig na reactants a dhol tro ath-bheachdan nucleation, bidh an ìre freagairt ag àrdachadh, bidh na gràinean a ’fàs nas motha, agus bidh an còmhdach a’ fàs nas tiugh; air an làimh eile, mar a bhios an cuideam tasgaidh a’ dol sìos, tha an ùine còmhnaidh gas ath-bhualadh goirid, bidh an ìre ath-bhualadh a’ slaodadh sìos, bidh na gràinean a’ fàs nas lugha, agus tha an còmhdach nas taine, ach chan eil mòran buaidh aig cuideam an tasgaidh air structar criostal agus co-dhèanamh a’ chòmhdach.
V. Gluasad leasachaidh air còmhdach carbide tantalum
Tha an co-èifeachd leudachaidh teirmeach TaC (6.6 × 10 - 6K - 1) rudeigin eadar-dhealaichte bho stuthan stèidhichte air gualain leithid grafait, fiber carbon, agus stuthan co-dhèanta C / C, a tha a 'dèanamh còmhdach TaC aon-ìre buailteach a bhith a' sgàineadh agus a' tuiteam dheth. Gus tuilleadh leasachaidh a dhèanamh air an aghaidh ablation agus oxidation, seasmhachd meacanaigeach àrd-teodhachd, agus an aghaidh creimeadh ceimigeach àrd-teòthachd de chòmhdach TaC, tha luchd-rannsachaidh air rannsachadh a dhèanamh air siostaman còmhdaich leithid siostaman còmhdach co-dhèanta, siostaman còmhdach cruaidh le fuasgladh nas fheàrr, agus caisead. siostaman còmhdachaidh.
Tha an siostam còmhdach co-dhèanta airson sgàinidhean aon chòmhdach a dhùnadh. Mar as trice, bidh còmhdach eile air a thoirt a-steach don uachdar no air an taobh a-staigh de TaC gus siostam còmhdach co-dhèanta a chruthachadh; tha an aon structar ciùbach aghaidh-cridhe aig an t-siostam còmhdach neartachaidh fuasgladh cruaidh ri TaC, agus faodaidh an dà charbaid a bhith so-sgaoilte gu neo-chrìochnach gus structar fuasglaidh cruaidh a chruthachadh. Tha an còmhdach Hf(Ta) C saor bho sgàineadh agus tha deagh cheangal aige ris an stuth co-dhèanta C / C. Tha coileanadh anti-ablation sàr-mhath aig a’ chòmhdach; tha còmhdach caisead an t-siostam còmhdach caisead a’ toirt iomradh air dùmhlachd co-phàirt còmhdach a rèir a thiugh. Faodaidh an structar cuideam a-staigh a lughdachadh, mì-chothromachadh de cho-èifeachdan leudachaidh teirmeach adhartachadh, agus sgàinidhean a sheachnadh.
(II) Bathar inneal còmhdach carbide tantalum
A rèir staitistig agus ro-innsean QYR (Hengzhou Bozhi), ràinig reic margaidh còmhdach carbide tantalum cruinne ann an 2021 US $ 1.5986 millean (ach a-mhàin toraidhean inneal còmhdach carbide tantalum fèin-riochdaichte agus fèin-sholar Cree), agus tha e fhathast tràth. ìrean de leasachadh gnìomhachais.
1. Cearcallan leudachaidh criostal agus stuthan crùbach a dh 'fheumar airson fàs criostail: Stèidhichte air 200 fùirneis fàs criostail gach iomairt, tha an roinn margaidh de dh'innealan còmhdaichte le TaC a dh' fheumas 30 companaidh fàis criostail mu 4.7 billean yuan.
2. Treallaich TaC: Faodaidh gach treidhe 3 wafers a ghiùlan, faodar gach treidhe a chleachdadh airson 1 mìos, agus ithidh 1 treidhe airson gach 100 wafers. Feumaidh 3 millean wafers 30,000 treallaich TaC, tha timcheall air 20,000 pìos anns gach treidhe, agus tha feum air timcheall air 600 millean gach bliadhna.
3. Suidheachaidhean lùghdachadh gualain eile. A leithid lìnigeadh fùirneis àrd-teòthachd, nozzle CVD, pìoban fùirneis, msaa, timcheall air 100 millean.
Ùine puist: Iuchar-02-2024