SiC monokristal artımı üçün CVD TaC örtük prosesi yarımkeçirici emalda hansı çətinliklərlə üzləşir?

Giriş

Yeni enerji nəqliyyatı, 5g rabitə və digər sahələrin sürətli inkişafı ilə enerji elektron cihazları üçün performans tələbləri artır. Geniş bandgap yarımkeçirici materialların yeni nəsli olaraq, silikon karbid (SIC) əla elektrik xüsusiyyətləri və istilik sabitliyi olan enerji elektron cihazları üçün üstünlük verilən material halına gəldi. Bununla birlikdə, SIC vahid kristallarının böyümə prosesi bir çox problemlə üzləşir, bunların arasında istilik sahəsinin materialları əsas amillərdən biridir. Termal sahə materialının yeni bir növü olaraq, CVD TAC örtüyü əla yüksək temperatur müqaviməti, korroziyaya davamlılığı və kimyəvi sabitlik səbəbindən SIC vahid kristal artım problemini həll etmək üçün təsirli bir yol halına gəldi. Bu məqalə, SIC tək kristal böyüməsində CVD Tac örtüyünün üstünlükləri, proses xüsusiyyətlərini və tətbiq perspektivlərini dərindən araşdıracaqdır.

Sənaye fonunda

1. SiC monokristallarının geniş tətbiqi və onların istehsal prosesində üzləşdiyi problemlər

SIC tək kristal materialları yüksək temperatur, yüksək təzyiq və yüksək tezlikli mühitlərdə yaxşı işləyir və elektrikli nəqliyyat vasitələrində geniş istifadə olunur, bərpa olunan enerji və yüksək səmərəli enerji təchizatı. Bazar araşdırmalarına görə, SIC bazarının ölçüsünün 2030-cu ilə qədər 9 milyard ABŞ dollarına çatacağı gözlənilir, illik illik artım tempi 20% -dən çoxdur. SIC-in üstün performansı onu növbəti nəsil elektron cihazları üçün vacib bir təməl yaradır. Bununla birlikdə, SIC tək kristallarının böyüməsi zamanı istilik sahələri, yüksək temperatur, yüksək təzyiq və aşındırıcı qazlar kimi ekstremal mühitlərin sınağı ilə üzləşir. Qrafit və silikon karbid kimi ənənəvi istilik sahəsi materialları asanlıqla oksidləşir və yüksək temperaturda deformasiya olunur və kristalın keyfiyyətinə təsir edən böyümə atmosferi ilə reaksiya verir.

2. CVD TAC örtüyünün istilik sahəsi materialı kimi əhəmiyyəti

CVD TaC örtüyü yüksək temperaturda və korroziyalı mühitlərdə əla sabitlik təmin edə bilər ki, bu da onu SiC monokristallarının böyüməsi üçün əvəzsiz material edir. Tədqiqatlar göstərdi ki, TaC örtüyü istilik sahəsi materiallarının xidmət müddətini effektiv şəkildə uzada bilər və SiC kristallarının keyfiyyətini yaxşılaşdıra bilər. TaC örtüyü 2300 ℃-ə qədər ekstremal şəraitdə sabit qala bilər, substratın oksidləşməsindən və kimyəvi korroziyadan qaçır.

Mövzuya baxış

1. CVD TaC örtüyünün əsas prinsipləri və üstünlükləri

CVD TAC örtüyü yüksək temperaturda bir karbon mənbəyi olan və əla yüksək temperatur müqavimətinə, korroziyaya qarşı müqavimət və yaxşı yapışma ilə bir tantalum mənbəyini (TACL5 kimi) reaksiya və yatırır. Onun sıx və vahid örtük quruluşu substrat oksidləşmə və kimyəvi korroziyanın qarşısını alır.

2. CVD TaC Kaplama Prosesinin Texniki Problemləri

CVD TaC örtüyünün bir çox üstünlükləri olmasına baxmayaraq, onun istehsal prosesində hələ də materialın təmizliyinə nəzarət, proses parametrlərinin optimallaşdırılması və örtük yapışması kimi texniki problemlər mövcuddur.

I hissə: CVD TAC örtüyünün əsas rolu

● Yüksək temperaturda müqavimət

TaC ərimə nöqtəsi və termokimyəvi sabitlik: TaC 3000 ℃-dən çox ərimə nöqtəsinə malikdir, bu da onu həddindən artıq temperaturda sabit edir, bu da SiC tək kristalının böyüməsi üçün çox vacibdir.

SiC monokristal artımı zamanı ekstremal temperatur mühitlərində performans**: Tədqiqatlar göstərdi ki, TaC örtüyü 900-2300℃ yüksək temperatur mühitlərində substratın oksidləşməsinin qarşısını effektiv şəkildə ala bilir və bununla da SiC kristallarının keyfiyyətini təmin edir.

●  Korroziya müqavimətitans

TAC örtüyünün silikon karbiddəki kimyəvi eroziyaya qoruyucu təsiri: TAC, termal sahə materiallarının xidmət həyatını uzataraq SI və SIC₂ kimi reaktivlərin eroziyasını effektiv şəkildə maneə törədə bilər.

●  Ardıcıllıq və dəqiqlik tələbləri

Örtünün vahidliyinə və qalınlığına nəzarət zərurəti: Vahid örtük qalınlığı kristal keyfiyyəti üçün çox vacibdir və hər hansı qeyri-bərabərlik istilik gərginliyinin konsentrasiyasına və çatların əmələ gəlməsinə səbəb ola bilər.

Mikroskopik kəsikdə tantal karbid (TaC) örtüyü

II hissə: CVD TAC örtüklü prosesinin əsas problemləri

●  Material Mənbə və Təmizliyə Nəzarət

Tantal xammalın yüksək təmizlənməsinin qiyməti və tədarük zəncirləri: tantal xammalın qiyməti çox dəyişir və tədarükün qeyri-sabitdir, bu da istehsal dəyəri təsir göstərir.

Materialdakı iz çirkləri nə qədər trace örtük performansına təsir göstərir: çirklər örtük performansının pisləşməsinə səbəb ola bilər, bununla da SIC kristallarının keyfiyyətinə təsir edə bilər.

● Proses parametrinin optimallaşdırılması

Tərif temperaturu, təzyiq və qaz axınının dəqiq nəzarəti: Bu parametrlər örtük keyfiyyətinə birbaşa təsir göstərir və ən yaxşı çökmə effekti təmin etmək üçün incə tənzimlənməlidir.

Geniş ərazilərdəki substratlarda qüsurları necə qarşısını almaq olar: qüsurlar geniş ərazilərdə çökmə zamanı meydana gəlməyə meyllidir və çökmə prosesini izləmək və tənzimləmək üçün yeni texniki vasitələr hazırlamaq lazımdır.

● örtük yapışması

TaC örtüyü və substrat arasında yapışma performansının optimallaşdırılmasında çətinliklər: Müxtəlif materiallar arasında istilik genişlənmə əmsallarındakı fərqlər birləşmənin ayrılmasına səbəb ola bilər və yapışmanı gücləndirmək üçün yapışdırıcılar və ya çökmə proseslərində təkmilləşdirmələrə ehtiyac var.

Potensial risklər və örtüklərin zorakılığının əks tədbirləri: Gücləndirmə istehsal itkisinə səbəb ola bilər, buna görə yeni yapışdırıcıları inkişaf etdirmək və ya bağlama gücünü artırmaq üçün kompozit materiallardan istifadə etmək lazımdır.

●  Avadanlığa Baxım və Proses Sabitliyi

CVD prosesi avadanlıqlarının mürəkkəbliyi və texniki xidməti: avadanlıqlar ümumi istehsal xərcini artıran avadanlıq bahadır və çətindir.

Uzunmüddətli proses əməliyyatında ardıcıllıq problemləri: Uzunmüddətli əməliyyat performansın dəyişməsinə səbəb ola bilər və ardıcıllığı təmin etmək üçün avadanlıq müntəzəm olaraq kalibrlənməlidir.

●  Ətraf mühitin mühafizəsi və xərclərə nəzarət

Kaplama zamanı əlavə məhsulların (məsələn, xloridlərin) təmizlənməsi: Tullantı qazı ətraf mühitin mühafizəsi standartlarına cavab vermək üçün səmərəli şəkildə təmizlənməlidir ki, bu da istehsal xərclərini artırır.

Yüksək performans və iqtisadi faydaları necə balanslaşdırmaq olar: örtük keyfiyyətini təmin edərkən istehsal xərclərini azaltmaq sənayenin qarşısında duran mühüm problemdir.

III hissə: Sənaye Həlləri və Sərhəd Tədqiqatları

● Yeni proses optimallaşdırılması texnologiyası

Daha yüksək dəqiqliyə nail olmaq üçün qabaqcıl CVD nəzarət alqoritmlərindən istifadə edin: Alqoritmin optimallaşdırılması vasitəsilə çöküntü sürəti və vahidlik təkmilləşdirilə bilər və bununla da istehsal səmərəliliyi artırıla bilər.

Örtük performansını yaxşılaşdırmaq üçün yeni qaz düsturları və ya əlavələri təqdim edir: Tədqiqatlar göstərdi ki, xüsusi qazlar əlavə etmək örtük yapışması və antioksidan xüsusiyyətləri yaxşılaşdıra bilər.

● Maddi tədqiqat və inkişafda irəliləyişlər

Nanostructured örtük texnologiyası ilə TAC performansının yaxşılaşdırılması: Nanostrukturlar sərtliyi əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdıra bilər və Tac örtüklərinin müqavimətini əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdıra bilər və bununla da ekstremal şəraitdə performanslarını artırır.

Sintetik alternativ örtük materialları (kompozit keramika kimi): Yeni kompozit materiallar daha yaxşı performans təmin edə və istehsal xərclərini azalda bilər.

● Avtomatlaşdırma və rəqəmsal fabriklər

Süni intellekt və sensor texnologiyasının köməyi ilə prosesin monitorinqi: Real vaxt rejimində monitorinq prosesin parametrlərini vaxtında tənzimləyə və istehsalın səmərəliliyini artıra bilər.

Xərcləri azaldarkən istehsal səmərəliliyini artırın: Avtomatlaşdırma texnologiyası əl ilə müdaxiləni azalda və ümumi istehsal səmərəliliyini artıra bilər.