Waqtigan xaadirka ah, jiilka saddexaad ee semiconductors ayaa xukumasilikoon carbide. Qaab dhismeedka qiimaha qalabkiisa, substrate-ku wuxuu xisaabiyaa 47%, iyo epitaxy xisaabaadka 23%. Labaduba waxay ku xisaabtamaan qiyaastii 70%, taas oo ah qaybta ugu muhiimsansilikoon carbidesilsilad warshadaha wax soo saarka.
Habka caadiga ah ee loo isticmaalo diyaarintasilikoon carbideHal kiristaalo waa habka PVT (gaadiidka uumiga jirka). Mabda'a ayaa ah in la sameeyo alaabta ceeriin ee aagga heerkulka sare iyo crystal abuurka aag heerkul hooseeya. Walxaha ceeriin ee heerkul sarreeya ayaa burburiya oo si toos ah u soo saara walxaha wajiga gaaska iyada oo aan lahayn weji dareere ah. Walaxdan wajiga gaaska waxa loo raray crystal abuurka hoos drive ee gradient heerkulka axial, iyo nucleate iyo koraan iniinaha crystal si ay u sameeyaan a silicon carbide hal crystal ah. Waqtigan xaadirka ah, shirkadaha ajnabiga ah sida Cree, II-VI, SiCrystal, Dow iyo shirkadaha gudaha sida Tianyue Advanced, Tianke Heda, iyo Century Golden Core dhamaantood waxay isticmaalaan habkan.
Waxaa jira in ka badan 200 oo nooc oo crystal ah oo silikoon carbide ah, waxaana loo baahan yahay kontorool sax ah si loo dhaliyo qaabka kareemka kaliya ee loo baahan yahay (inta guud waa qaabka crystal 4H). Sida laga soo xigtay prospectus Tianyue Advanced, usha crystal ee shirkadda ee 2018-2020 iyo H1 2021 ahaayeen 41%, 38.57%, 50.73% iyo 49.90% siday u kala horreeyaan, iyo wax-soo-saarka substrate ahaa 72.61%, 75.15%, 75.15%, 75.15% siday u kala horreeyaan. Wax-soo-saarka guud ayaa hadda ah 37.7%. Qaadashada habka caadiga ah ee PVT tusaale ahaan, wax-soo-saarka hooseeya waxaa ugu wacan dhibaatooyinka soo socda ee diyaarinta substrate-ka SiC:
1. Ku adkaanta xakamaynta goobta heerkulka: Ulaha crystal SiC waxay u baahan yihiin in lagu soo saaro heerkul sare oo 2500 ℃ ah, halka kiristaalo silikoon kaliya ay u baahan yihiin 1500 ℃, sidaas darteed foornooyinka crystal hal gaar ah ayaa loo baahan yahay, iyo heerkulka koritaanka wuxuu u baahan yahay in si sax ah loo xakameeyo inta lagu jiro wax soo saarka. , taasoo aad u adag in la xakameeyo.
2. Xawaaraha wax soo saarka oo gaabis ah: Heerka kobaca agabka silikoonka dhaqameedku waa 300 mm saacadii, laakiin silicon carbide single crystals waxa ay kori kartaa oo kaliya 400 microns saacadiiba, taas oo ku dhaw 800 jeer faraqa.
3. Shuruudaha sare ee xuduudaha wax soo saarka wanaagsan, iyo dhalidda sanduuqa madow way adag tahay in la xakameeyo wakhtiga: Xuduudaha asaasiga ah ee Wafers SiC waxaa ka mid ah cufnaanta microtube, cufnaanta kala-baxa, caabbinta, warpage, roughness dusha, iwm Inta lagu jiro habka koritaanka crystal, waa lagama maarmaanka u ah in si sax ah loo xakameeyo cabbirrada sida saamiga silikoon-kaarboon, korriinka heerkulka korriinka, heerka koritaanka crystal, iyo cadaadiska socodka hawada. Haddii kale, ku darida polymorphic waxay u badan tahay inay dhacaan, taasoo keentay crystals aan u qalmin. Sanduuqa madow ee graphite crucible, waa wax aan suurtagal ahayn in la ilaaliyo heerka koritaanka crystal waqtiga dhabta ah, iyo xakamaynta kuleylka saxda ah ee saxda ah, wax u dhigma, iyo ururin khibrad ayaa loo baahan yahay.
4. Ku adkaanta ballaarinta crystal: Under habka gaadiidka wajiga gaaska, technology ballaarinta koritaanka crystal SiC waa mid aad u adag. Marka cabbirka crystal-ka uu kordho, dhibka koritaankiisa ayaa si aad ah u kordheysa.
5. Guud ahaan wax-soo-saarka hooseeya: Wax-soo-saarka hooseeya wuxuu inta badan ka kooban yahay laba xiriiriye: (1) Wax-soo-saarka usha Crystal = wax-soo-saarka usha kristal-fasalka-semiconductor / (wax-soo-saarka usha crystal-heer-semiconductor + wax-soo-saarka ul crystal-non-semikonductor) × 100%; (2) Wax-soo-saarka substrate = wax-soo-saarka substrate u qalma/(wax-soo-saarka substrate u qalma) × 100%.
Diyaarinta tayada sare iyo wax-soosaarka sareSilicon carbide substrates, xudunta u ah waxay u baahan tahay qalab heerkulbeeg ah oo ka sii fiican si loo xakameeyo heerkulka wax soo saarka. Xirmooyinka kuleyliyaha goobta kulaylka ah ee hadda la isticmaalo ayaa u badan qaybo qaab dhismeedka garaafka saafiga ah, kuwaas oo loo isticmaalo in lagu kululeeyo laguna dhalaaliyo budada kaarboonka iyo budada silikoon ayna diirimaad. Alaabta graphite waxay leeyihiin sifooyin xoog gaar ah oo gaar ah iyo modules gaar ah, caabbinta shoogga kulaylka wanaagsan iyo caabbinta daxalka, laakiin waxay leeyihiin faa'iido darrada in si fudud loo oksijiinta jawiga heerkulka sare leh, aan u adkaysan karin ammonia, iyo caabbinta xoqan oo liidata. In geeddi-socodka ee silikon carbide koritaanka crystal hal iyowafer silikoon carbide epitaxialwax soo saarka, way adag tahay in la buuxiyo shuruudaha sii kordhaya ee dadka ee isticmaalka qalabka garaafyada, taas oo si dhab ah u xaddidaysa horumarinteeda iyo codsigeeda dhabta ah. Sidaa darteed, dahaarka heerkulka sare sida tantalum carbide ayaa bilaabay inay soo baxaan.
2. AstaamahaDahaarka Tantalum Carbide
dhoobada TaC waxay leedahay meel dhalaalaysa ilaa 3880 ℃, adkaanta sare (Mohs hardness 9-10), kulaylka kulaylka weyn (22W · m-1 · K-1), xoog foorarsi weyn (340-400MPa), iyo ballaarinta kulaylka yar coefficient (6.6×10-6K-1), oo muujiya xasilooni heerkulbeeg ah oo aad u wanaagsan iyo sifooyin jireed oo aad u wanaagsan. Waxay leedahay waafaqid kiimikaad oo wanaagsan iyo ku habboonaanta farsamada ee garaafka iyo C/C walxaha isku dhafan. Sidaa darteed, daahan TaC waxaa si weyn loogu isticmaalaa ilaalinta kulaylka hawada hawada, koritaanka crystal hal, tamarta elektarooniga ah, iyo qalabka caafimaadka.
TaC-dahaarka lehgraphite waxa uu leeyahay iska caabin daxalka kiimikaad oo ka wanaagsan garaafka qaawan ama garaafka SiC-dahaarka leh, waxa loo isticmaali karaa si adag heerkulka sare ee 2600°, kamana falceliyo walxo badan oo bir ah. Waa dahaarka ugu fiican jiilka saddexaad ee semiconductor hal korriin iyo muuqaalo etching wafer. Waxay si weyn u wanaajin kartaa xakamaynta heerkulka iyo wasakhda habka iyo diyaarintaWafers carbide silicon oo tayo sare lehiyo kuwo la xidhiidhawafers epitaxial. Waxay si gaar ah ugu habboon tahay korriinka GaN ama AlN hal kiristaalo oo leh qalabka MOCVD iyo koraya kiristaalo SiC oo leh qalabka PVT, iyo tayada kiristaalo-kaliya ee koray si weyn ayaa loo hagaajiyay.
III. Faa'iidooyinka Tantalum Carbide Aaladaha Dahaarka leh
Isticmaalka daahan Tantalum Carbide TaC waxay xallin kartaa dhibaatada ciladda cidhifyada crystal iyo hagaajinta tayada koritaanka crystal. Waa mid ka mid ah jihooyinka farsamo ee asaasiga ah ee "si dhaqsaha leh u koraaya, dhumucdooduna u koraan, iyo u koraan dheer". Cilmi-baarista warshadaha ayaa sidoo kale muujisay in Tantalum Carbide Coated Graphite Crucible ay gaari karto kuleyl badan oo isku mid ah, taas oo bixisa kontorool heer sare ah oo loogu talagalay koritaanka SiC ee hal crystal, sidaas darteed si weyn u yareynaya suurtogalnimada sameynta polycrystalline ee cidhifka kiristaalo SiC. Intaa waxaa dheer, Tantalum Carbide Graphite Coating waxay leedahay laba faa'iidooyin oo waaweyn:
(I) Yaraynta cilladaha SiC
Marka la eego xakamaynta cilladaha SiC ee hal-abuurka ah, badanaa waxaa jira saddex siyaabood oo muhiim ah. Marka lagu daro hagaajinta xuduudaha koritaanka iyo agabka tayada sare leh (sida budada isha SiC), iyadoo la adeegsanayo Tantalum Carbide Coated Graphite Crucible waxay sidoo kale gaari kartaa tayada crystal wanaagsan.
Jaantuska jaantuska ee crucible garaafyada caadiga ah (a) iyo TAC dahaarka leh (b)
Sida laga soo xigtay cilmi-baaris ay samaysay Jaamacadda Bariga Yurub ee Kuuriya, wasakhda ugu weyn ee koritaanka kristal ee SiC waa nitrogen, iyo tantalum carbide graphite crucibles waxay si wax ku ool ah u xaddidi kartaa isku-dhafka nitrogen ee kiristaalo SiC, taas oo yareyneysa jiilka cilladaha sida micropipes iyo hagaajinta crystal. tayada. Daraasaduhu waxay muujiyeen in isla shuruudo isku mid ah, isku-ururinta sidaha ee Wafers SiC ee ku koray graphite crucibles iyo TAC dahaarka ah waa qiyaastii 4.5 × 1017 / cm iyo 7.6 × 1015 / cm, siday u kala horreeyaan.
Isbarbardhigga cilladaha ku jira SiC hal kiristaalo oo ku koray qolofyada garaafyada caadiga ah (a) iyo TAC dahaarka leh (b)
(II) Hagaajinta nolosha graphite crucibles
Waqtigan xaadirka ah, qiimaha kiristaalo ee SiC ayaa weli ah mid sarreeya, kaas oo qiimaha graphite-ka la isticmaalo uu yahay qiyaastii 30%. Furaha lagu dhimi karo qiimaha garaafyada la isticmaalo waa in la kordhiyo nolosheeda adeeg. Sida laga soo xigtay xogta kooxda cilmi-baarista Ingiriiska, dahaarka tantalum carbide waxay kordhin karaan nolosha adeegga qaybaha garaafka 30-50%. Marka loo eego xisaabintan, kaliya bedelida garaafka dahaarka leh ee tantalum carbide waxay hoos u dhigi kartaa qiimaha kiristaalo SiC 9% -15%.
4. Habka diyaarinta daahan Tantalum carbide
Hababka diyaarinta daahan TaC waxaa loo qaybin karaa saddex qaybood: Habka wejiga adag, habka wejiga dareeraha iyo habka wajiga gaaska. Habka wejiga adag inta badan waxaa ka mid ah habka dhimista iyo habka kiimikada; Habka wejiga dareeraha waxaa ka mid ah habka cusbada dhalaalaysa, habka sol-gel (Sol-Gel), habka slurry-sintering, habka buufinta balaasmaha; Habka wajiga gaaska waxaa ka mid ah kaydinta uumiga kiimikada (CVD), uumiga kiimikaad infiltration (CVI) iyo kaydka uumiga jirka (PVD). Hababka kala duwani waxay leeyihiin faa'iidooyin iyo faa'iidooyin iyaga u gaar ah. Waxaa ka mid ah, CVD waa hab aad u bislaaday oo si ballaaran loo isticmaalo diyaarinta dahaarka TaC. Horumarka joogtada ah ee geedi socodka, habab cusub sida kaydinta uumiga kiimikaad ee siligga kulul iyo ion beam caawinta kaydinta uumiga kiimikada ayaa la sameeyay.
Dahaarka TaC ee wax laga beddelay ee ku salaysan kaarboon waxaa ka mid ah graphite, fiber carbon, iyo kaarboon/kaarboon walxaha isku dhafan. Hababka lagu diyaariyo dahaarka TaC ee garaafyada waxaa ka mid ah buufinta balaasmaha, CVD, sintering slurry, iwm.
Faa'iidooyinka Habka CVD: Habka CVD ee diyaarinta daahan TaC waxay ku salaysan tahay tantalum halide (TaX5) sida isha tantalum iyo hydrocarbon (CnHm) oo ah ilo kaarboon ah. Xaaladaha qaarkood, waxay u kala go'aan Ta iyo C siday u kala horreeyaan, ka dibna midba midka kale ayuu uga falcelinayaa si loo helo dahaarka TaC. Habka CVD waxaa lagu fulin karaa heerkul hoose, kaas oo ka fogaan kara cilladaha iyo hoos u dhigista sifooyinka farsamada ee ay keento diyaarinta heerkulka sare ama daaweynta dahaarka ilaa xad. Halabuurka iyo qaab-dhismeedka dahaarka waa la xakameyn karaa, waxayna leedahay faa'iidooyinka nadiifnimada sare, cufnaanta sare, iyo dhumucda lebiska. Waxa ka sii muhiimsan, qaabka iyo qaab-dhismeedka daaha TaC ee ay diyaarisay CVD waa la qaabayn karaa oo si fudud loo xakamayn karaa. Waa hab aad u bislaaday oo si weyn loo isticmaalo diyaarinta dahaarka TaC oo tayo sare leh.
Qodobbada ugu muhiimsan ee saameeya habka waxaa ka mid ah:
A. Heerka socodka gaaska ( isha tantalum, gaaska hydrocarbon sida isha kaarboon, gaaska sidaha, gaaska dilution Ar2, yaraynta gaaska H2): Isbeddelka heerka socodka gaaska ayaa saameyn weyn ku leh goobta heerkulka, garoonka cadaadiska, iyo gaaska socodka gaaska qolka falcelinta, taasoo keentay isbeddel ku yimaada halabuurka, qaab-dhismeedka, iyo waxqabadka daboolka. Kordhinta heerka qulqulka Ar waxay hoos u dhigi doontaa heerka kobaca dahaarka waxayna yaraynaysaa cabbirka hadhuudhka, halka saamiga xajmiga molar ee TaCl5, H2, iyo C3H6 ay saameeyaan halabuurka daahan. Saamiga molarka ee H2 ilaa TaCl5 waa (15-20):1, kaas oo ku habboon. Saamiga molarka ee TaCl5 ilaa C3H6 wuxuu aragti ahaan ku dhow yahay 3:1. TaCl5 ama C3H6 ee xad-dhaafka ah waxay keeni doontaa samaynta Ta2C ama kaarboon bilaash ah, taasoo saamaynaysa tayada waferka.
B. Heerkulka meel dhigista: Markasta oo uu sareeyo heerkulka kaydinta, ayaa si dhakhso ah u kordha heerka kaydinta, way sii weynaanayaan cabbirka hadhuudhka, iyo dahaarka qallafsan. Intaa waxaa dheer, heerkulka iyo xawaaraha kala go'a hydrocarbon ee C iyo TaCl5 kala go'a TaC waa kala duwan yihiin, Ta iyo C waxay u badan tahay inay sameeyaan Ta2C. Heerkulka ayaa saameyn weyn ku leh daahan TaC ee alaabta kaarboonka ee wax laga beddelay. Marka uu heerkulku kordho, heerka kaydinta ayaa kordha, cabbirka qaybuhu wuu kordhaa, qaabka qaybuhuna wuu is beddelaa xagal ilaa polyhedral. Intaa waxaa dheer, heerkulka sare ee kaydinta, si dhakhso ah u burburka TaCl5, C yar oo bilaash ah ayaa noqon doonta, culeyska weyn ee daboolka, iyo dildilaaca ayaa si fudud loo dhalin doonaa. Si kastaba ha ahaatee, heerkulka dhigista hoose wuxuu u horseedi doonaa hoos u dhigidda wax-ku-oolnimada dahaarka, waqti dheer dhigista, iyo kharashka alaabta ceeriin oo sarreeya.
C. Cadaadiska Dhigista: Cadaadiska dhigaalka wuxuu si dhow ula xiriiraa tamarta bilaashka ah ee dusha maaddada waxayna saameyn doontaa wakhtiga deganaanshaha gaaska ee qolka falcelinta, taas oo saameynaysa xawaaraha nucleation-ka iyo xajmiga qayb ka mid ah daahan. Marka cadaadiska dhigaalku uu kordho, wakhtiga degenaanshaha gaaska ayaa sii dheeraada, fal-celiyeyaasha waxay leeyihiin waqti dheeraad ah si ay u maraan falcelinta nukliyeerka, heerka falcelinta ayaa kordha, qaybuhu way weynaadaan, daboolkuna wuu sii weynaadaa; Taa beddelkeeda, sida cadaadiska dhigaalka hoos u dhaco, wakhtiga deganaanshaha gaaska falcelinta waa gaaban yahay, heerka falcelinta ayaa hoos u dhacda, qaybuhu waxay noqdaan kuwo yaryar, iyo daahan waa khafiif, laakiin cadaadiska dhigaalka ayaa saameyn yar ku leh qaabka crystal iyo halabuurka daahan.
V. Isbeddelka horumarinta ee daahan tantalum carbide
Isku-dhafka fidinta kulaylka ee TaC (6.6 × 10-6K-1) ayaa xoogaa ka duwan kan alaabta kaarboon-ku-saleysan sida graphite, fiber carbon, iyo C/C walxaha isku-dhafka ah, taas oo ka dhigaysa hal-waji TaC daahan oo u nugul dillaac iyo ka dhacaya. Si loo sii wanaajiyo caabbinta iyo iska caabinta oksaydhka, xasiloonida heerkulka sare ee farsamada, iyo heerkulka heerkulka sare ee caabbinta daxalka kiimikada ee daahan TaC, cilmi-baarayaashu waxay sameeyeen cilmi-baaris ku saabsan nidaamyada daahan sida nidaamyada daahan isku-dhafka ah, hababka daahan xal adag-xoojiyey, iyo gradient nidaamyada daahan.
Nidaamka daahan ee isku dhafan waa in la xiro dildilaaca hal daahan. Caadi ahaan, dahaarka kale ayaa lagu soo bandhigaa dusha sare ama lakabka gudaha ee TaC si loo sameeyo nidaam isku dhafan; Xalka adag ee xoojinta nidaamka daahan HfC, ZrC, iwm waxay leeyihiin qaab-dhismeedka cubic waji isku mid ah sida TaC, iyo labada carbides waxay noqon karaan kuwo aan xad lahayn midba midka kale si ay u sameeyaan qaab-dhismeedka xal adag. Daahanka Hf(Ta)C waa bilaa dildilaac oo wuxuu leeyahay ku dheggan wanaagsan ee walxaha isku dhafan ee C/C. Dahaarku wuxuu leeyahay wax-qabad heer sare ah oo ka-hortagga ablation; daahan daahan gradient nidaamka daahan gradient tilmaamaysaa fiirsashada qaybta daahan weheliyaan jihada dhumucdiisuna waxay. Qaab-dhismeedku wuxuu yarayn karaa walbahaarka gudaha, hagaajinta is-waafajinta isku-dhafka fidinta kulaylka, kana fogaado dildilaaca.
(II) Alaabta daahan Tantalum carbide
Marka loo eego tirakoobyada iyo saadaasha QYR (Hengzhou Bozhi), iibka suuqa dahaarka tantalum carbide ee caalamiga ah ee 2021 wuxuu gaadhay US $ 1.5986 milyan (marka laga reebo Cree's is-soo-saarka iyo alaabada qalabka daahan carbide), oo wali waa horraantii. marxaladaha horumarinta warshadaha.
1. siddo ballaarinta Crystal iyo crucibles looga baahan yahay koritaanka crystal: Iyada oo ku saleysan 200 foornooyinka koritaanka crystal shirkad kasta, saamiga suuqa ee qalabka dahaarka TaC looga baahan yahay 30 shirkadaha koritaanka crystal ku saabsan 4.7 bilyan yuan.
2. TaC-trays: saxaarad kasta waxa ay qaadi kartaa 3 xabo, saxaarad kasta waxa la isticmaali karaa 1 bil, 100 xabo oo xabo ah 1 saxan ayaa la cunaa. 3 milyan oo wafer ah ayaa u baahan 30,000 TaC saxaarad ah, saxaarad kastaa waa ilaa 20,000 oo xabbo, qiyaastii 600 milyan ayaa loo baahan yahay sannad kasta.
3. Xaaladaha kale ee dhimista kaarboonka. Sida dahaarka foornada heerkulkiisu sarreeyo, biibiile CVD, tubooyinka foornada, iwm, qiyaastii 100 milyan.
Waqtiga boostada: Jul-02-2024