Zein erronka ditu SiC kristal bakarreko hazkuntzarako CVD TaC estaldura prozesuak erdieroaleen prozesamenduan?

Sarrera

Energia berrien ibilgailuen, 5G komunikazioen eta beste esparru batzuen garapen azkarrarekin, potentziako gailu elektronikoen errendimendu-eskakizunak handitzen ari dira. Banda zabaleko material erdieroaleen belaunaldi berri gisa, silizio karburoa (SiC) potentziako gailu elektronikoetarako material hobetsia bihurtu da bere propietate elektriko bikainekin eta egonkortasun termikoarekin. Hala ere, SiC kristal bakarren hazkuntza-prozesuak erronka asko ditu, horien artean eremu termikoko materialen errendimendua funtsezko faktoreetako bat da. Eremu termikoko material mota berri gisa, CVD TaC estaldura SiC kristal bakarreko hazkuntzaren arazoa konpontzeko modu eraginkorra bihurtu da tenperatura altuko erresistentzia bikainagatik, korrosioarekiko erresistentzia eta egonkortasun kimikoagatik. Artikulu honek sakon aztertuko ditu CVD TaC estalduraren abantailak, prozesuen ezaugarriak eta aplikazio-aukerak SiC kristal bakarreko hazkundean.

Industria Aurrekariak

1. SiC kristal bakarren aplikazio zabala eta produkzio-prozesuan dituzten arazoak

Kristalezko material bakarreko materialek ondo funtzionatzen dute tenperatura altuan, presio altuan eta maiztasun handiko inguruneetan, eta oso erabiliak dira ibilgailu elektrikoetan, energia berriztagarrien eta eraginkortasun handiko potentzia hornidura. Merkatuaren ikerketaren arabera, SIC merkatuaren tamaina 930 dolarreko 9.000 milioi dolar iristea espero da, urteko% 20 baino gehiagoko hazkunde tasa duena. SICen errendimendu nagusiak oinarri garrantzitsua da hurrengo belaunaldiko gailu elektronikoak sortzeko. Hala ere, SIC kristal bakarraren hazkunde garaian, zelai termikoko materialek muturreko inguruneen proba dute, esaterako, tenperatura altua, presio altua eta gas korrosiboak. Grafitoa eta silizio karburoa bezalako material termiko tradizionalak erraz oxidatzen dira eta tenperatura altuetan deformatzen dira eta hazkunde giroarekin erreakzionatzen dute, kristalaren kalitatean eragina izanik.

2. CVD TAC estalduraren garrantzia eremu termiko gisa

CVD TaC estaldurak egonkortasun bikaina eman dezake tenperatura altuko eta ingurune korrosiboetan, eta SiC kristal bakarren hazkuntzarako ezinbesteko materiala da. Ikerketek frogatu dute TaC estaldurak eremu termikoko materialen bizitza iraupena modu eraginkorrean luzatzen duela eta SiC kristalen kalitatea hobetu dezakeela. TaC estaldura egonkor egon daiteke muturreko baldintzetan 2300 ℃ arte, substratuaren oxidazioa eta korrosio kimikoa saihestuz.

Gaiaren ikuspegi orokorra

1. CVD TAC estalduraren oinarrizko printzipioak eta abantailak

CVD TaC estaldura tantalio-iturri bat (adibidez, TaCl5) karbono-iturri batekin tenperatura altuan erreakzionatuz eta metatuz sortzen da, eta tenperatura altuko erresistentzia bikaina, korrosioarekiko erresistentzia eta atxikimendu ona ditu. Bere estaldura-egitura trinko eta uniformeak substratuaren oxidazioa eta korrosio kimikoa modu eraginkorrean ekidin ditzake.

2. CVD TaC estaldura-prozesuaren erronka teknikoak

CVD Tac estaldurak abantaila ugari izan arren, oraindik ere erronka teknikoak daude ekoizpen prozesuan, hala nola material garbitasunaren kontrola, prozesuen parametroen optimizazioa eta estaldura-atxikimendua.

I. zatia: CVD TAC estalduraren funtsezko rola

● Tenperatura altuko erresistentzia

TAC urtzeko puntak eta egonkortasun termokimikoa: TACek 3000 ℃ baino gehiago urtzen du eta horrek muturreko tenperaturetan egonkorra du, funtsezkoa baita SIC kristal hazkunde bakarrerako.

Muturreko tenperatura-inguruneetan errendimendua SiC kristal bakarreko hazkuntzan**: ikerketek frogatu dute TaC estaldurak substratuaren oxidazioa eraginkortasunez ekidin dezakeela 900-2300 ℃-ko tenperatura altuko inguruneetan, eta horrela SiC kristalen kalitatea bermatuz.

● Korrosioaren bertsioaon

TAC estalduraren eragina silikonaren karburo erreakzio-inguruneetan higadura kimikoan: TACek substratuaren gaineko SI eta Sic₂ bezalako erreaktiboen higadura blokeatu dezake, eremuko material termikoen zerbitzua zabalduz.

● Koherentzia eta zehaztasun baldintzak

Estalduraren uniformetasunaren eta lodieraren kontrolaren beharra: Estalduraren lodiera uniformea ​​funtsezkoa da kristalen kalitaterako, eta edozein desberdintasunek estres termikoen kontzentrazioa eta pitzadurak sortzea ekar dezake.

Tantalum Carbide (TAC) zeharkako sekzio mikroskopikoan estaldura

II. zatia: CVD TaC estaldura-prozesuaren erronka nagusiak

●  Material-iturria eta garbitasun-kontrola

Garbitasun handiko eta hornidura katearen gaiak Tantalum lehengaien prezioa: Tantalum lehengaien prezioak gora egiten du eta hornidura ezegonkorra da eta horrek ekoizpen kostuan eragiten du.

Materialaren aztarnek ezpurutasunek estalduraren errendimenduan nola eragiten duten: ezpurutasunak estalduraren errendimendua hondatzea eragin dezakete, eta, ondorioz, SiC kristalen kalitatea eragin dezakete.

● Prozesuaren parametroen optimizazioa

Estalduraren tenperatura, presioa eta gas-fluxuaren kontrol zehatza: parametro hauek estalduraren kalitatean eragin zuzena dute eta fin-fin erregulatu behar dira deposizio-efektu onena ziurtatzeko.

Nola saihestu estaldura-akatsak azalera handiko substratuetan: akatsak azalera handian jalkitzean gerta daitezke, eta bide tekniko berriak garatu behar dira deposizio-prozesua kontrolatzeko eta doitzeko.

● Estaldura-atxikimendua

TAC estalduraren eta substratuaren arteko atxikimenduaren errendimendua optimizatzeko zailtasunak: material desberdinen arteko hedapen termikoen koefizienteen desberdintasunak debonda ekar ditzake eta itsasgarriak edo gordailu prozesuen hobekuntzak behar dira atxikimendua hobetzeko.

Estalduraren aurkako arriskuak eta kontrapisioak izan daitezkeen arriskuak eta kontrako neurriak: Debonding-ek ekoizpen galerak sor ditzake, beraz, itsasgarri berriak garatu edo material konposatuak erabiltzea beharrezkoa da lotura indarra hobetzeko.

●  Ekipoen mantentzea eta prozesuen egonkortasuna

CVD prozesuko ekipoen konplexutasuna eta mantentze-kostua: ekipamendua garestia eta mantentzen zaila da, eta horrek ekoizpen-kostu orokorra handitzen du.

Epe luzerako prozesuen operazioan koherentziaren gaiak: Epe luzerako eragiketak errendimenduaren gorabeherak sor ditzake eta ekipamenduak aldizka kalibratu behar dira koherentzia bermatzeko.

●  Ingurugiroaren babesa eta kostuen kontrola

Estaldura garaian (kloruroak adibidez) tratatzea: hondakinen gasak eraginkortasunez tratatu behar dira ingurumen-babes estandarrak betetzeko, eta horrek ekoizpen kostuak areagotzen ditu.

Nola orekatu errendimendu handiko eta onura ekonomikoak: Ekoizpen kostuak murriztea Estaldura kalitatea bermatzea erronka garrantzitsua da industriaren aurrean.

III. zatia: Industria Irtenbideak eta Mugako Ikerketa

● Prozesuen optimizazio teknologia berria

Erabili CVD kontrol-algoritmo aurreratuak zehaztasun handiagoa lortzeko: algoritmoaren optimizazioaren bidez, deposizio-tasa eta uniformetasuna hobetu daitezke, eta, ondorioz, ekoizpen-eraginkortasuna hobetu.

Gas formula edo gehigarri berriak sartzea estalduraren errendimendua hobetzeko: ikerketek frogatu dute gas espezifikoak gehitzeak estalduraren atxikimendua eta propietate antioxidatzaileak hobetu ditzakeela.

● Ikerketa eta garapen materialen aurrerapenak

Nanoegituratutako estalduraren teknologiaren TAC errendimendua hobetzea: nanoegituek nabarmen hobetu dezakete TAC estalduraren gogortasuna eta higadura erresistentzia, eta horrela, beren errendimendua muturreko baldintzetan hobetu dezakete.

Estaldura-material alternatibo sintetikoak (adibidez, zeramika konposatuak): material konposatu berriek errendimendu hobea eman dezakete eta ekoizpen-kostuak murrizten dituzte.

●  Automatizazioa eta lantegi digitalak

Prozesuen jarraipena adimen artifizialaren eta sentsorearen teknologiaren laguntzarekin: Denbora errealeko jarraipenak prozesuaren parametroak denboran zehar doitu ditzake eta ekoizpen eraginkortasuna hobetu dezake.

Ekoizpenaren eraginkortasuna hobetu kostuak murrizten dituen bitartean: automatizazio teknologiak eskuzko esku-hartzea murriztu dezake eta ekoizpen eraginkortasun orokorra hobetu dezake.