Lọwọlọwọ, iran kẹta ti awọn semikondokito jẹ gaba lori nipasẹohun alumọni carbide. Ninu eto idiyele ti awọn ẹrọ rẹ, sobusitireti ṣe iroyin fun 47%, ati awọn akọọlẹ epitaxy fun 23%. Awọn meji papo iroyin fun nipa 70%, eyi ti o jẹ julọ pataki ara ti awọnohun alumọni carbideẹrọ ẹrọ pq ile ise.
Awọn commonly lo ọna fun ngbaradiohun alumọni carbideawọn kirisita ẹyọkan jẹ ọna PVT (ọkọ oju omi ti ara). Ilana naa ni lati ṣe awọn ohun elo aise ni agbegbe iwọn otutu ti o ga ati irugbin gara ni agbegbe iwọn otutu kekere ti o jo. Awọn ohun elo aise ni iwọn otutu ti o ga julọ bajẹ ati gbejade awọn nkan ipele gaasi taara laisi ipele omi. Awọn nkan ipele gaasi wọnyi ni a gbe lọ si irugbin gara labẹ awakọ ti itọsi iwọn otutu axial, ati nukleate ati dagba ni kristali irugbin lati ṣe agbekalẹ kristali ohun alumọni carbide ẹyọkan. Lọwọlọwọ, awọn ile-iṣẹ ajeji bii Cree, II-VI, SiCrystal, Dow ati awọn ile-iṣẹ inu ile bii Tianyue Advanced, Tianke Heda, ati Century Golden Core gbogbo wọn lo ọna yii.
Diẹ sii ju awọn fọọmu gara ti 200 ti ohun alumọni carbide, ati pe iṣakoso kongẹ ni a nilo lati ṣe agbekalẹ fọọmu garawa kan ti o nilo (akọkọ jẹ fọọmu garawa 4H). Ni ibamu si Tianyue Advanced ká prospectus, awọn ile-ile gara opa Egbin ni 2018-2020 ati H1 2021 je 41%, 38.57%, 50.73% ati 49.90% lẹsẹsẹ, ati awọn sobusitireti Egbin ni 72.61%, 75.15% ati 75.15% Ikore okeerẹ lọwọlọwọ jẹ 37.7%. Gbigba ọna PVT akọkọ bi apẹẹrẹ, ikore kekere jẹ pataki nitori awọn iṣoro wọnyi ni igbaradi sobusitireti SiC:
1. Iṣoro ni iṣakoso aaye iwọn otutu: Awọn ọpa okuta SiC nilo lati ṣe iṣelọpọ ni iwọn otutu giga ti 2500 ℃, lakoko ti awọn kirisita silikoni nilo 1500 ℃, nitorinaa awọn ileru garawa pataki kan nilo, ati iwọn otutu idagba nilo lati wa ni iṣakoso ni deede lakoko iṣelọpọ , eyi ti o jẹ lalailopinpin soro lati sakoso.
2. Iyara iṣelọpọ ti o lọra: Iwọn idagba ti awọn ohun elo ohun alumọni ibile jẹ 300 mm fun wakati kan, ṣugbọn awọn kirisita silikoni carbide nikan le dagba 400 microns fun wakati kan, eyiti o fẹrẹ to awọn akoko 800 iyatọ.
3. Awọn ibeere giga fun awọn ipilẹ ọja ti o dara, ati ikore apoti dudu jẹ soro lati ṣakoso ni akoko: Awọn ipilẹ pataki ti awọn wafers SiC pẹlu iwuwo microtube, iwuwo dislocation, resistivity, warpage, roughness dada, bbl Lakoko ilana idagbasoke gara, o jẹ pataki lati ṣakoso ni deede gẹgẹbi ipin silikoni-erogba, iwọn otutu idagba, oṣuwọn idagbasoke gara, ati titẹ ṣiṣan afẹfẹ. Bibẹẹkọ, awọn ifisi polymorphic ṣee ṣe lati waye, ti o yọrisi awọn kirisita ti ko pe. Ninu apoti dudu ti crucible graphite, ko ṣee ṣe lati ṣe akiyesi ipo idagbasoke gara ni akoko gidi, ati pe iṣakoso aaye igbona kongẹ, ibaramu ohun elo, ati ikojọpọ iriri ni a nilo.
4. Iṣoro ni imugboroja gara: Labẹ ọna irinna alakoso gaasi, imọ-ẹrọ imugboroja ti idagbasoke SiC gara jẹ gidigidi soro. Bi iwọn kirisita ṣe n pọ si, iṣoro idagbasoke rẹ n pọ si lọpọlọpọ.
5. Gbogbo ikore kekere: Kekere ikore wa ni o kun kq ti meji ìjápọ: (1) Crystal opa ikore = semikondokito-ite gara opa o wu / (semikondokito-ite gara opa o wu + ti kii-semikondokito-ite gara opa o wu) × 100%; (2) Ikoso sobusitireti = igbejade sobusitireti ti o peye/(Ijade sobusitireti ti o peye + iṣelọpọ sobusitireti ti ko pe) × 100%.
Ni igbaradi ti ga-didara ati ki o ga-ikoreohun alumọni carbide sobsitireti, mojuto nilo awọn ohun elo aaye igbona to dara julọ lati ṣakoso deede iwọn otutu iṣelọpọ. Awọn ohun elo crucible aaye igbona ti a lo lọwọlọwọ jẹ pataki awọn ẹya igbekalẹ lẹẹdi mimọ giga, eyiti a lo lati gbona ati yo lulú erogba ati lulú ohun alumọni ati ki o gbona. Awọn ohun elo graphite ni awọn abuda ti agbara kan pato ti o ga ati modulus pato, resistance mọnamọna gbona ti o dara ati resistance ipata, ṣugbọn wọn ni awọn aila-nfani ti ni irọrun oxidized ni awọn agbegbe atẹgun iwọn otutu giga, kii ṣe sooro si amonia, ati ailagbara ibere ti ko dara. Ni awọn ilana ti ohun alumọni carbide nikan gara idagbasoke atiohun alumọni carbide epitaxial wafergbóògì, o jẹ soro lati pade awon eniyan increasingly stringent awọn ibeere fun awọn lilo ti lẹẹdi ohun elo, eyi ti isẹ restricts awọn oniwe-idagbasoke ati ki o wulo ohun elo. Nitorina, awọn ohun elo ti o ga julọ gẹgẹbi tantalum carbide ti bẹrẹ lati farahan.
2. Awọn abuda tiAso Tantalum Carbide
TaC seramiki ni aaye yo ti o to 3880 ℃, líle giga (Mohs hardness 9-10), iṣesi igbona nla (22W · m-1 · K-1), agbara atunse nla (340-400MPa), ati imugboroja igbona kekere olùsọdipúpọ (6.6 × 10-6K-1), ati ṣe afihan iduroṣinṣin thermochemical ti o dara julọ ati awọn ohun-ini ti ara to dara julọ. O ni ibamu kemikali ti o dara ati ibamu ẹrọ pẹlu graphite ati awọn ohun elo eroja C / C. Nitorinaa, ibora TaC jẹ lilo pupọ ni aabo igbona afẹfẹ, idagbasoke gara kan, ẹrọ itanna agbara, ati ohun elo iṣoogun.
TaC-ti a bolẹẹdi ni o ni ipata kemikali to dara julọ ju graphite igboro tabi graphite ti a bo SiC, le ṣee lo ni iduroṣinṣin ni awọn iwọn otutu giga ti 2600 °, ati pe ko fesi pẹlu ọpọlọpọ awọn eroja irin. O jẹ ibora ti o dara julọ ni iran-kẹta semikondokito nikan idagbasoke gara ati awọn oju iṣẹlẹ etching wafer. O le ṣe ilọsiwaju iṣakoso iwọn otutu ati awọn impurities ninu ilana ati murasilẹga-didara ohun alumọni carbide wafersati ki o jẹmọepitaxial wafers. O dara ni pataki fun idagbasoke GaN tabi awọn kirisita ẹyọkan AlN pẹlu ohun elo MOCVD ati dagba awọn kirisita ẹyọkan SiC pẹlu ohun elo PVT, ati pe didara awọn kirisita ẹyọkan ti o dagba ti ni ilọsiwaju ni pataki.
III. Awọn anfani ti Tantalum Carbide Awọn ẹrọ ti a bo
Lilo Tantalum Carbide TaC ti a bo le yanju iṣoro ti awọn abawọn eti gara ati mu didara idagbasoke gara. O jẹ ọkan ninu awọn itọnisọna imọ-ẹrọ pataki ti “dagba ni iyara, dagba nipọn, ati dagba gigun”. Iwadi ile-iṣẹ tun ti fihan pe Tantalum Carbide Coated Graphite Crucible le ṣaṣeyọri alapapo aṣọ diẹ sii, nitorinaa pese iṣakoso ilana ti o dara julọ fun idagbasoke kristali ẹyọkan SiC, nitorinaa dinku iṣeeṣe ti iṣelọpọ polycrystalline ni eti awọn kirisita SiC. Ni afikun, Tantalum Carbide Graphite Coating ni awọn anfani pataki meji:
(I) Idinku Awọn abawọn SiC
Ni awọn ofin ti iṣakoso awọn abawọn SiC ẹyọkan gara, awọn ọna pataki mẹta nigbagbogbo wa. Ni afikun si iṣapeye awọn igbelewọn idagbasoke ati awọn ohun elo orisun to gaju (bii SiC orisun lulú), lilo Tantalum Carbide Coated Graphite Crucible tun le ṣe aṣeyọri didara gara.
Aworan atọka ti crucible lẹẹdi ti aṣa (a) ati TAC ti a bo crucible (b)
Gẹgẹbi iwadii nipasẹ Ile-ẹkọ giga ti Ila-oorun Yuroopu ni Ilu Koria, aibikita akọkọ ni idagba SiC kristali jẹ nitrogen, ati pe tantalum carbide ti a bo graphite crucibles le ṣe idinwo imunadoko idapọ nitrogen ti awọn kirisita SiC, nitorinaa idinku iran awọn abawọn bii micropipes ati ilọsiwaju gara didara. Awọn ẹkọ-ẹkọ ti fihan pe labẹ awọn ipo kanna, awọn ifọkansi ti ngbe ti SiC wafers ti o dagba ni awọn crucibles graphite ti aṣa ati awọn crucibles ti a bo TAC jẹ isunmọ 4.5 × 1017 / cm ati 7.6 × 1015 / cm, lẹsẹsẹ.
Ifiwera awọn abawọn ninu awọn kirisita ẹyọkan SiC ti o dagba ni awọn crucibles graphite ti aṣa (a) ati awọn crucibles ti a bo TAC (b)
(II) Imudara igbesi aye ti awọn crucibles graphite
Lọwọlọwọ, iye owo ti awọn kirisita SiC ti wa ni giga, eyiti iye owo awọn ohun elo graphite jẹ nipa 30%. Bọtini lati dinku idiyele ti awọn ohun elo graphite ni lati mu igbesi aye iṣẹ rẹ pọ si. Gẹgẹbi data lati ọdọ ẹgbẹ iwadii Ilu Gẹẹsi kan, awọn aṣọ ibora tantalum carbide le fa igbesi aye iṣẹ ti awọn paati graphite pọ si nipasẹ 30-50%. Gẹgẹbi iṣiro yii, rirọpo nikan lẹẹdi ti a bo tantalum carbide le dinku idiyele ti awọn kirisita SiC nipasẹ 9% -15%.
4. Tantalum carbide ti a bo ilana igbaradi
Awọn ọna igbaradi ibora TaC le pin si awọn ẹka mẹta: ọna alakoso ti o lagbara, ọna ipele omi ati ọna alakoso gaasi. Ọna alakoso ti o lagbara ni akọkọ pẹlu ọna idinku ati ọna kemikali; ọna ipele omi pẹlu ọna iyọ didà, ọna sol-gel (Sol-Gel), ọna slurry-sintering, ọna fifa pilasima; ọna ipele ti gaasi pẹlu ifasilẹ atumọ ti kemikali (CVD), infiltration vapor infiltration (CVI) ati ifasilẹ orule ti ara (PVD). Awọn ọna oriṣiriṣi ni awọn anfani ati awọn alailanfani ti ara wọn. Lara wọn, CVD jẹ ọna ti o dagba ati lilo pupọ fun igbaradi awọn aṣọ ibora TaC. Pẹlu ilọsiwaju ilọsiwaju ti ilana naa, awọn ilana tuntun gẹgẹbi iṣipopada ikemii kemika okun waya gbona ati ion beam ti o ṣe iranlọwọ fun idasile ikemi ti a ti ni idagbasoke.
Awọn ohun elo ti o da lori erogba ti a ṣe atunṣe ni TaC pẹlu lẹẹdi, okun erogba, ati awọn ohun elo erogba/erogba. Awọn ọna fun igbaradi awọn aṣọ ibora TaC lori lẹẹdi pẹlu sisọ pilasima, CVD, slurry sintering, ati bẹbẹ lọ.
Awọn anfani ti ọna CVD: Ọna CVD fun igbaradi awọn aṣọ ibora TaC da lori tantalum halide (TaX5) bi orisun tantalum ati hydrocarbon (CnHm) bi orisun erogba. Labẹ awọn ipo kan, wọn ti bajẹ si Ta ati C ni atele, ati lẹhinna fesi pẹlu ara wọn lati gba awọn aṣọ ibora TaC. Ọna CVD le ṣee ṣe ni iwọn otutu kekere, eyiti o le yago fun awọn abawọn ati awọn ohun-ini ẹrọ ti o dinku ti o fa nipasẹ igbaradi iwọn otutu giga tabi itọju awọn aṣọ si iye kan. Tiwqn ati eto ti ibora jẹ iṣakoso, ati pe o ni awọn anfani ti mimọ giga, iwuwo giga, ati sisanra aṣọ. Ni pataki julọ, akopọ ati eto ti awọn aṣọ ibora TaC ti a pese sile nipasẹ CVD le jẹ apẹrẹ ati iṣakoso ni irọrun. O jẹ ọna ti o dagba ati lilo pupọ fun igbaradi awọn aṣọ ibora TaC ti o ga julọ.
Awọn ifosiwewe ipa pataki ti ilana naa pẹlu:
A. Oṣuwọn ṣiṣan gaasi (orisun tantalum, gaasi hydrocarbon bi orisun erogba, gaasi ti ngbe, gaasi dilution Ar2, idinku gaasi H2): Iyipada ninu iwọn ṣiṣan gaasi ni ipa nla lori aaye iwọn otutu, aaye titẹ, ati aaye ṣiṣan gaasi ni iyẹwu ifaseyin, Abajade ni awọn ayipada ninu akopọ, eto, ati iṣẹ ti a bo. Alekun oṣuwọn sisan Ar yoo fa fifalẹ iwọn idagba ti a bo ati dinku iwọn ọkà, lakoko ti ipin ibi-iṣiro molar ti TaCl5, H2, ati C3H6 yoo ni ipa lori akopọ ti a bo. Iwọn molar ti H2 si TaCl5 jẹ (15-20): 1, eyiti o dara julọ. Ipin molar ti TaCl5 si C3H6 jẹ imọ-jinlẹ sunmọ 3:1. TaCl5 tabi C3H6 ti o pọju yoo fa idasile Ta2C tabi erogba ọfẹ, ni ipa lori didara wafer.
B. Iwọn iwọn otutu ti o ga: Iwọn iwọn otutu ti o ga julọ, yiyara oṣuwọn ifisilẹ, ti o tobi iwọn ọkà, ati awọn ti a bo. Ni afikun, iwọn otutu ati iyara ti jijẹ hydrocarbon sinu C ati ibajẹ TaCl5 sinu Ta yatọ, ati pe Ta ati C jẹ diẹ sii lati dagba Ta2C. Iwọn otutu ni ipa nla lori iboji TaC ti a yipada awọn ohun elo erogba. Bi iwọn otutu ifisilẹ ti n pọ si, iwọn fifisilẹ pọ si, iwọn patiku n pọ si, ati apẹrẹ patiku n yipada lati iyipo si polyhedral. Ni afikun, ti o ga ni iwọn otutu ifisilẹ, yiyara jijẹ ti TaCl5, kere si C ọfẹ yoo jẹ, ti o pọ si wahala ti a bo, ati awọn dojuijako yoo ni irọrun ipilẹṣẹ. Bibẹẹkọ, iwọn otutu ifisilẹ kekere yoo ja si ṣiṣe fifisilẹ ibora kekere, akoko ifisilẹ gigun, ati awọn idiyele ohun elo aise ti o ga julọ.
C. Titẹ titẹ sii: Iwọn titẹ sii ni ibatan pẹkipẹki si agbara ọfẹ ti dada ohun elo ati pe yoo ni ipa lori akoko ibugbe gaasi ni iyẹwu ifura, nitorinaa ni ipa iyara iparun ati iwọn patiku ti ibora. Bi titẹ ifisilẹ ti n pọ si, akoko ibugbe gaasi di gigun, awọn reactants ni akoko diẹ sii lati faragba awọn aati iparun, oṣuwọn ifasẹyin pọ si, awọn patikulu di nla, ati bo di nipon; Lọna, bi awọn iwadi oro titẹ dinku, awọn lenu gaasi ibugbe akoko ni kukuru, awọn lenu oṣuwọn fa fifalẹ, awọn patikulu di kere, ati awọn ti a bo jẹ tinrin, ṣugbọn awọn iwadi oro titẹ ni o ni kekere ipa lori gara be ati tiwqn ti awọn ti a bo.
V. Aṣa idagbasoke ti tantalum carbide ti a bo
Olusọdipúpọ imugboroja gbona ti TaC (6.6 × 10-6K-1) yatọ diẹ si ti awọn ohun elo ti o da lori erogba gẹgẹbi graphite, fiber carbon, ati awọn ohun elo eroja C/C, eyiti o jẹ ki awọn ohun elo TaC ipele-nikan ni itara si fifọ ati ja bo sile. Lati le ni ilọsiwaju siwaju si ablation ati resistance ifoyina, iduroṣinṣin ẹrọ iwọn otutu giga, ati resistance ipata kemikali iwọn otutu giga ti awọn aṣọ ibora TaC, awọn oniwadi ti ṣe iwadii lori awọn eto ibora gẹgẹbi awọn eto ibora idapọmọra, awọn ọna ẹrọ imudara ojutu ti o lagbara, ati gradient ti a bo awọn ọna šiše.
Eto ti o ni idapọpọ ni lati pa awọn dojuijako ti abọ kan. Nigbagbogbo, awọn aṣọ ibora miiran ni a ṣe sinu dada tabi ipele inu ti TaC lati ṣe eto idawọle akojọpọ; eto idawọle ti o lagbara ti o lagbara ti a bo HfC, ZrC, ati bẹbẹ lọ ni eto onigun ti o dojukọ oju kanna bi TaC, ati pe awọn carbides meji le jẹ tiotuka ailopin ninu ara wọn lati ṣe agbekalẹ eto ojutu to lagbara. Iboju Hf (Ta) C ko ni kiraki ati pe o ni ifaramọ ti o dara si ohun elo akojọpọ C/C. Awọn ti a bo ni o ni o tayọ egboogi-ablation iṣẹ; eto isọdi mimu ti a bo ti n tọka si ifọkansi paati ti a bo pẹlu itọsọna sisanra rẹ. Eto naa le dinku aapọn inu, imudara aiṣedeede ti awọn alafidifidi imugboroja gbona, ati yago fun awọn dojuijako.
(II) Tantalum carbide ti a bo ẹrọ awọn ọja
Gẹgẹbi awọn iṣiro ati awọn asọtẹlẹ ti QYR (Hengzhou Bozhi), awọn tita ọja tantalum carbide ti a bo ni agbaye ni ọdun 2021 de US $ 1.5986 milionu (laisi iṣelọpọ ti Cree ti ara ẹni ati awọn ọja ohun elo ti a fi n bo tantalum carbide ti ara ẹni), ati pe o tun wa ni ibẹrẹ akọkọ. awọn ipele ti idagbasoke ile-iṣẹ.
1. Crystal imugboroosi oruka ati crucibles beere fun gara idagbasoke: Da lori 200 gara idagba ileru fun kekeke, awọn oja ipin ti TaC ti a bo awọn ẹrọ ti a beere nipa 30 gara idagbasoke ilé jẹ nipa 4.7 bilionu yuan.
2. TaC Trays: Kọọkan atẹ le gbe wafers 3, atẹ kọọkan le ṣee lo fun oṣu 1, ati pe ao jẹ atẹ 1 fun gbogbo 100 wafer. 3 million wafers nilo 30,000 TaC trays, kọọkan atẹ jẹ nipa 20,000 awọn ege, ati nipa 600 milionu ti wa ni ti nilo kọọkan odun.
3. Miiran erogba idinku awọn oju iṣẹlẹ. Iru bii ikan ninu ileru ti o ga, CVD nozzle, paipu ileru, ati bẹbẹ lọ, nipa 100 milionu.
Akoko ifiweranṣẹ: Jul-02-2024