ໃນປັດຈຸບັນ, ການຜະລິດ semiconductors ທີສາມແມ່ນເດັ່ນໃນຊິລິຄອນຄາໄບ. ໃນໂຄງສ້າງຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຂອງອຸປະກອນຂອງມັນ, substrate ກວມເອົາ 47%, ແລະ epitaxy ກວມເອົາ 23%. ທັງສອງຮ່ວມກັນກວມເອົາປະມານ 70%, ຊຶ່ງເປັນພາກສ່ວນທີ່ສໍາຄັນທີ່ສຸດຂອງຊິລິຄອນຄາໄບລະບົບຕ່ອງໂສ້ອຸດສາຫະກໍາການຜະລິດອຸປະກອນ.
ວິທີການທີ່ໃຊ້ທົ່ວໄປໃນການກະກຽມຊິລິຄອນຄາໄບໄປເຊຍກັນດຽວແມ່ນ PVT (ການຂົນສົ່ງ vapor ທາງດ້ານຮ່າງກາຍ). ຫຼັກການແມ່ນເພື່ອເຮັດໃຫ້ວັດຖຸດິບຢູ່ໃນເຂດອຸນຫະພູມສູງແລະໄປເຊຍກັນແກ່ນຢູ່ໃນເຂດອຸນຫະພູມທີ່ຂ້ອນຂ້າງຕ່ໍາ. ວັດຖຸດິບຢູ່ໃນອຸນຫະພູມທີ່ສູງຂຶ້ນ decompose ແລະໂດຍກົງຜະລິດສານໄລຍະອາຍແກັສໂດຍບໍ່ມີການໄລຍະຂອງແຫຼວ. ສານໄລຍະອາຍແກັສເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນຖືກຂົນສົ່ງໄປເຊຍກັນເມັດພາຍໃຕ້ການຂັບຂອງ gradient ອຸນຫະພູມຕາມແກນ, ແລະ nucleate ແລະຂະຫຍາຍຕົວຢູ່ທີ່ໄປເຊຍກັນຂອງແກ່ນເພື່ອປະກອບເປັນຊິລິຄອນ carbide ໄປເຊຍກັນດຽວ. ໃນປັດຈຸບັນ, ບໍລິສັດຕ່າງປະເທດເຊັ່ນ Cree, II-VI, SiCrystal, Dow ແລະບໍລິສັດພາຍໃນເຊັ່ນ: Tianyue Advanced, Tianke Heda, ແລະ Century Golden Core ລ້ວນແຕ່ໃຊ້ວິທີນີ້.
ມີຫຼາຍກ່ວາ 200 ຮູບແບບໄປເຊຍກັນຂອງ silicon carbide, ແລະການຄວບຄຸມທີ່ຊັດເຈນຫຼາຍແມ່ນຕ້ອງການເພື່ອສ້າງຮູບແບບໄປເຊຍກັນດຽວທີ່ຕ້ອງການ (ຕົ້ນຕໍແມ່ນຮູບແບບໄປເຊຍກັນ 4H). ອີງຕາມການ prospectus ຂອງ Tianyue Advanced, ຜົນຜະລິດ rod crystal ຂອງບໍລິສັດໃນ 2018-2020 ແລະ H1 2021 ແມ່ນ 41%, 38.57%, 50.73% ແລະ 49.90% ຕາມລໍາດັບ, ແລະຜົນຜະລິດ substrate ແມ່ນ 72.61%, 75.4% ແລະ 75.15% ຕາມລໍາດັບ. ຜົນຜະລິດທີ່ສົມບູນແບບໃນປັດຈຸບັນມີພຽງແຕ່ 37,7%. ເອົາວິທີການ PVT ຕົ້ນຕໍເປັນຕົວຢ່າງ, ຜົນຜະລິດຕ່ໍາແມ່ນສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນຍ້ອນຄວາມຫຍຸ້ງຍາກຕໍ່ໄປນີ້ໃນການກະກຽມຊັ້ນໃຕ້ດິນ SiC:
1. ຄວາມຫຍຸ້ງຍາກໃນການຄວບຄຸມພາກສະຫນາມອຸນຫະພູມ: rods ໄປເຊຍກັນ SiC ຈໍາເປັນຕ້ອງໄດ້ຜະລິດຢູ່ໃນອຸນຫະພູມສູງຂອງ 2500 ℃, ໃນຂະນະທີ່ໄປເຊຍກັນຊິລິໂຄນພຽງແຕ່ຕ້ອງການ 1500 ℃, ສະນັ້ນ furnace ໄປເຊຍກັນພິເສດແມ່ນຕ້ອງການ, ແລະອຸນຫະພູມການຂະຫຍາຍຕົວຕ້ອງໄດ້ຮັບການຄວບຄຸມທີ່ຊັດເຈນໃນລະຫວ່າງການຜະລິດ. , ຊຶ່ງເປັນການຍາກທີ່ສຸດທີ່ຈະຄວບຄຸມ.
2. ຄວາມໄວໃນການຜະລິດຊ້າ: ອັດຕາການຂະຫຍາຍຕົວຂອງວັດສະດຸຊິລິໂຄນແບບດັ້ງເດີມແມ່ນ 300 ມມຕໍ່ຊົ່ວໂມງ, ແຕ່ຊິລິໂຄນຄາໄບໄປເຊຍກັນດຽວສາມາດເຕີບໂຕພຽງແຕ່ 400 ໄມຄອນຕໍ່ຊົ່ວໂມງ, ເຊິ່ງແມ່ນເກືອບ 800 ເທົ່າຂອງຄວາມແຕກຕ່າງ.
3. ຄວາມຕ້ອງການສູງສໍາລັບຕົວກໍານົດການຜະລິດຕະພັນທີ່ດີ, ແລະຜົນຜະລິດກ່ອງສີດໍາແມ່ນຍາກທີ່ຈະຄວບຄຸມໃນເວລາ: ຕົວກໍານົດການຫຼັກຂອງ SiC wafers ປະກອບມີຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງ microtube, ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງ dislocation, resistivity, warpage, roughness ດ້ານ, ແລະອື່ນໆໃນລະຫວ່າງຂະບວນການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນ, ມັນແມ່ນ. ມີຄວາມຈໍາເປັນໃນການຄວບຄຸມຕົວກໍານົດການຢ່າງຖືກຕ້ອງເຊັ່ນ: ອັດຕາສ່ວນ silicon-carbon, gradient ອຸນຫະພູມການຂະຫຍາຍຕົວ, ອັດຕາການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນ, ແລະຄວາມກົດດັນຂອງອາກາດ. ຖ້າບໍ່ດັ່ງນັ້ນ, ການລວມເອົາ polymorphic ມີແນວໂນ້ມທີ່ຈະເກີດຂຶ້ນ, ສົ່ງຜົນໃຫ້ໄປເຊຍກັນທີ່ບໍ່ມີເງື່ອນໄຂ. ໃນກ່ອງສີດໍາຂອງ graphite crucible, ມັນເປັນໄປບໍ່ໄດ້ທີ່ຈະສັງເກດເຫັນສະຖານະພາບການຂະຫຍາຍຕົວຂອງໄປເຊຍກັນໃນເວລາທີ່ແທ້ຈິງ, ແລະການຄວບຄຸມພາກສະຫນາມຄວາມຮ້ອນທີ່ຊັດເຈນຫຼາຍ, ການຈັບຄູ່ວັດສະດຸ, ແລະການສະສົມປະສົບການແມ່ນຕ້ອງການ.
4. ຄວາມຫຍຸ້ງຍາກໃນການຂະຫຍາຍໄປເຊຍກັນ: ພາຍໃຕ້ວິທີການຂົນສົ່ງໄລຍະອາຍແກັສ, ເຕັກໂນໂລຢີການຂະຫຍາຍການເຕີບໃຫຍ່ຂອງຜລຶກ SiC ແມ່ນມີຄວາມຫຍຸ້ງຍາກທີ່ສຸດ. ເມື່ອຂະຫນາດຂອງໄປເຊຍກັນເພີ່ມຂຶ້ນ, ຄວາມຫຍຸ້ງຍາກໃນການເຕີບໂຕຂອງມັນເພີ່ມຂຶ້ນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ.
5. ໂດຍທົ່ວໄປຜົນຜະລິດຕ່ໍາ: ຜົນຜະລິດຕ່ໍາສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນປະກອບດ້ວຍສອງເຊື່ອມຕໍ່: (1) Crystal rod yield = semiconductor-grade crystal rod output/(semiconductor-grade crystal rod output + non-semiconductor-grade crystal rod output) × 100%; (2) Substrate yield = qualified substrate output/(qualified substrate output + unqualified substrate output) × 100%.
ໃນການກະກຽມຄຸນນະພາບສູງແລະຜົນຜະລິດສູງຊັ້ນໃຕ້ດິນ silicon carbide, ຫຼັກຕ້ອງການວັດສະດຸພາກສະຫນາມຄວາມຮ້ອນທີ່ດີກວ່າທີ່ຈະຄວບຄຸມອຸນຫະພູມການຜະລິດຢ່າງຖືກຕ້ອງ. ຊຸດ crucible ພາກສະຫນາມຄວາມຮ້ອນທີ່ໃຊ້ໃນປັດຈຸບັນສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນພາກສ່ວນໂຄງສ້າງ graphite ທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງ, ເຊິ່ງຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອເຮັດໃຫ້ຄວາມຮ້ອນແລະລະລາຍຜົງກາກບອນແລະຝຸ່ນຊິລິຄອນແລະຮັກສາຄວາມອົບອຸ່ນ. ວັດສະດຸ Graphite ມີລັກສະນະຂອງຄວາມເຂັ້ມແຂງສະເພາະສູງແລະໂມດູນສະເພາະ, ຄວາມຕ້ານທານຄວາມຮ້ອນທີ່ດີແລະການຕໍ່ຕ້ານ corrosion, ແຕ່ພວກເຂົາເຈົ້າມີຂໍ້ເສຍຂອງການຖືກ oxidized ໄດ້ຢ່າງງ່າຍດາຍໃນສະພາບແວດລ້ອມອົກຊີເຈນທີ່ອຸນຫະພູມສູງ, ບໍ່ທົນທານຕໍ່ອາໂມເນຍ, ແລະການຕໍ່ຕ້ານຮອຍຂີດຂ່ວນບໍ່ດີ. ໃນຂະບວນການຂອງ silicon carbide ການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນດຽວແລະsilicon carbide wafer epitaxialການຜະລິດ, ມັນເປັນການຍາກທີ່ຈະຕອບສະຫນອງຄວາມຕ້ອງການທີ່ເຂັ້ມງວດຫຼາຍຂອງປະຊາຊົນສໍາລັບການນໍາໃຊ້ອຸປະກອນການ graphite, ເຊິ່ງຈໍາກັດຢ່າງຈິງຈັງການພັດທະນາແລະການປະຕິບັດການປະຕິບັດຂອງມັນ. ດັ່ງນັ້ນ, ການເຄືອບທີ່ມີອຸນຫະພູມສູງເຊັ່ນ tantalum carbide ໄດ້ເລີ່ມຕົ້ນອອກມາ.
2. ລັກສະນະຂອງການເຄືອບ Tantalum Carbide
ເຊລາມິກ TaC ມີຈຸດລະລາຍສູງເຖິງ 3880 ℃, ຄວາມແຂງສູງ (ຄວາມແຂງຂອງ Mohs 9-10), ການນໍາຄວາມຮ້ອນຂະຫນາດໃຫຍ່ (22W·m-1·K−1), ຄວາມແຮງບິດຂະຫນາດໃຫຍ່ (340-400MPa), ແລະການຂະຫຍາຍຄວາມຮ້ອນຂະຫນາດນ້ອຍ. ຄ່າສໍາປະສິດ (6.6×10−6K−1), ແລະສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງ thermochemical ທີ່ດີເລີດແລະຄຸນສົມບັດທາງດ້ານຮ່າງກາຍທີ່ດີເລີດ. ມັນມີຄວາມເຂົ້າກັນໄດ້ທາງເຄມີທີ່ດີແລະຄວາມເຂົ້າກັນໄດ້ທາງກົນໄກທີ່ມີ graphite ແລະ C/C ອຸປະກອນປະສົມ. ດັ່ງນັ້ນ, ການເຄືອບ TaC ຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນການປົກປ້ອງຄວາມຮ້ອນທາງອາກາດ, ການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນດຽວ, ເອເລັກໂຕຣນິກພະລັງງານ, ແລະອຸປະກອນທາງການແພດ.
TaC-coatedgraphite ມີການຕໍ່ຕ້ານ corrosion ສານເຄມີທີ່ດີກວ່າກ່ວາ graphite ເປົ່າຫຼື SiC-coated graphite, ສາມາດນໍາໃຊ້ໄດ້ຢ່າງຫມັ້ນຄົງຢູ່ໃນອຸນຫະພູມສູງຂອງ 2600 °, ແລະບໍ່ມີປະຕິກິລິຍາກັບອົງປະກອບໂລຫະຫຼາຍ. ມັນເປັນການເຄືອບທີ່ດີທີ່ສຸດໃນການຜະລິດ semiconductor ການຜະລິດດຽວທີ່ສາມແລະສະຖານະການ etching wafer. ມັນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍສາມາດປັບປຸງການຄວບຄຸມອຸນຫະພູມແລະ impurities ໃນຂະບວນການແລະການກະກຽມwafers silicon carbide ຄຸນນະພາບສູງແລະທີ່ກ່ຽວຂ້ອງwafers epitaxial. ມັນເຫມາະສົມໂດຍສະເພາະສໍາລັບການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນດຽວ GaN ຫຼື AlN ກັບອຸປະກອນ MOCVD ແລະການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນ SiC ດຽວກັບອຸປະກອນ PVT, ແລະຄຸນນະພາບຂອງໄປເຊຍກັນດຽວທີ່ເຕີບໂຕແມ່ນໄດ້ຮັບການປັບປຸງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ.
III. ຂໍ້ດີຂອງອຸປະກອນເຄືອບ Tantalum Carbide
ການນໍາໃຊ້ການເຄືອບ Tantalum Carbide TaC ສາມາດແກ້ໄຂບັນຫາຂອງຂໍ້ບົກພ່ອງຂອງຂອບໄປເຊຍກັນແລະປັບປຸງຄຸນນະພາບຂອງການເຕີບໂຕຂອງຜລຶກ. ມັນແມ່ນ ໜຶ່ງ ໃນທິດທາງດ້ານວິຊາການຫຼັກຂອງ "ເຕີບໃຫຍ່ໄວ, ເຕີບໃຫຍ່, ເຕີບໃຫຍ່ແລະຍາວນານ". ການຄົ້ນຄວ້າອຸດສາຫະກໍາຍັງໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ Tantalum Carbide Coated Graphite Crucible ສາມາດບັນລຸຄວາມຮ້ອນທີ່ເປັນເອກະພາບຫຼາຍ, ດັ່ງນັ້ນການສະຫນອງການຄວບຄຸມຂະບວນການທີ່ດີເລີດສໍາລັບການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນ SiC, ດັ່ງນັ້ນການຫຼຸດຜ່ອນຄວາມເປັນໄປໄດ້ຂອງການສ້າງ polycrystalline ຢູ່ຂອບຂອງໄປເຊຍກັນ SiC. ນອກຈາກນັ້ນ, ການເຄືອບ Tantalum Carbide Graphite ມີສອງຂໍ້ໄດ້ປຽບທີ່ສໍາຄັນ:
(I) ການຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຜິດປົກກະຕິ SiC
ໃນແງ່ຂອງການຄວບຄຸມຂໍ້ບົກພ່ອງຂອງໄປເຊຍກັນ SiC, ປົກກະຕິແລ້ວມີສາມວິທີທີ່ສໍາຄັນ. ນອກເຫນືອຈາກການເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງຕົວກໍານົດການເຕີບໃຫຍ່ແລະວັດສະດຸແຫຼ່ງທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງ (ເຊັ່ນ: ຜົງແຫຼ່ງ SiC), ການໃຊ້ Tantalum Carbide Coated Graphite Crucible ຍັງສາມາດບັນລຸຄຸນນະພາບຂອງຜລຶກທີ່ດີ.
ແຜນວາດແຜນຜັງຂອງກາໄບໄຟແບບດັ້ງເດີມ (a) ແລະ TAC coated crucible (b)
ອີງຕາມການຄົ້ນຄວ້າຂອງມະຫາວິທະຍາໄລເອີຣົບຕາເວັນອອກໃນເກົາຫລີ, ຄວາມບໍ່ສະອາດຕົ້ນຕໍໃນການເຕີບໂຕຂອງໄປເຊຍກັນ SiC ແມ່ນໄນໂຕຣເຈນ, ແລະ tantalum carbide coated graphite crucibles ສາມາດຈໍາກັດການລວມເອົາໄນໂຕຣເຈນຂອງໄປເຊຍກັນ SiC, ດັ່ງນັ້ນການຫຼຸດຜ່ອນການສ້າງຂໍ້ບົກພ່ອງເຊັ່ນ micropipes ແລະປັບປຸງໄປເຊຍກັນ. ຄຸນນະພາບ. ການສຶກສາໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂດຽວກັນ, ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງຜູ້ຂົນສົ່ງຂອງ SiC wafers ທີ່ປູກຢູ່ໃນ crucibles graphite ທໍາມະດາແລະ crucibles ເຄືອບ TAC ແມ່ນປະມານ 4.5 × 1017 / cm ແລະ 7.6 × 1015 / cm, ຕາມລໍາດັບ.
ການປຽບທຽບຂໍ້ບົກພ່ອງໃນໄປເຊຍກັນ SiC ທີ່ປູກຢູ່ໃນ crucibles graphite ທໍາມະດາ (a) ແລະ crucibles ເຄືອບ TAC (b)
(II) ການປັບປຸງຊີວິດຂອງ crucibles graphite
ໃນປັດຈຸບັນ, ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຂອງໄປເຊຍກັນ SiC ຍັງຄົງສູງ, ໃນນັ້ນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຂອງເຄື່ອງບໍລິໂພກ graphite ກວມເອົາປະມານ 30%. ສິ່ງສໍາຄັນໃນການຫຼຸດຜ່ອນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຂອງເຄື່ອງບໍລິໂພກ graphite ແມ່ນການເພີ່ມຊີວິດການບໍລິການຂອງມັນ. ອີງຕາມຂໍ້ມູນຈາກທີມງານຄົ້ນຄ້ວາອັງກິດ, ການເຄືອບ tantalum carbide ສາມາດຍືດອາຍຸການບໍລິການຂອງອົງປະກອບ graphite ໂດຍ 30-50%. ອີງຕາມການຄິດໄລ່ນີ້, ພຽງແຕ່ປ່ຽນແທນ tantalum carbide graphite ທີ່ສາມາດຫຼຸດຜ່ອນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຂອງໄປເຊຍກັນ SiC 9%-15%.
4. ຂະບວນການກະກຽມການເຄືອບ Tantalum carbide
ວິທີການກະກຽມການເຄືອບ taC ສາມາດແບ່ງອອກເປັນສາມປະເພດ: ວິທີການໄລຍະແຂງ, ວິທີການໄລຍະຂອງແຫຼວແລະວິທີການໄລຍະອາຍແກັສ. ວິທີການໄລຍະແຂງສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນປະກອບມີວິທີການຫຼຸດຜ່ອນແລະວິທີການເຄມີ; ວິທີການໄລຍະຂອງແຫຼວປະກອບມີວິທີການເກືອ molten, ວິທີການ sol-gel (Sol-Gel), ວິທີການ slurry-sintering, ວິທີການສີດພົ່ນ plasma; ວິທີການໄລຍະອາຍແກັສປະກອບມີ vapor deposition ທາງເຄມີ (CVD), infiltration vapor ສານເຄມີ (CVI) ແລະ vapor deposition (PVD). ວິທີການທີ່ແຕກຕ່າງກັນມີຂໍ້ດີແລະຂໍ້ເສຍຂອງຕົນເອງ. ໃນບັນດາພວກເຂົາ, CVD ແມ່ນວິທີການທີ່ຂ້ອນຂ້າງໃຫຍ່ແລະຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນການກະກຽມການເຄືອບ TaC. ດ້ວຍການປັບປຸງຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງຂອງຂະບວນການ, ຂະບວນການໃຫມ່ເຊັ່ນ: ການລະບາຍຄວາມຮ້ອນຂອງສານເຄມີ vapor deposition ແລະ ion beam ການຊ່ວຍເຫຼືອການປ່ອຍອາຍພິດສານເຄມີໄດ້ຖືກພັດທະນາ.
ການເຄືອບ taC ດັດແປງວັດສະດຸທີ່ອີງໃສ່ຄາບອນສ່ວນໃຫຍ່ປະກອບມີກາຟ, ເສັ້ນໄຍກາກບອນ, ແລະວັດສະດຸປະສົມຂອງຄາບອນ / ຄາບອນ. ວິທີການສໍາລັບການກະກຽມການເຄືອບ TaC ໃນ graphite ປະກອບມີການສີດພົ່ນ plasma, CVD, slurry sintering, ແລະອື່ນໆ.
ຂໍ້ໄດ້ປຽບຂອງວິທີການ CVD: ວິທີການ CVD ສໍາລັບການກະກຽມການເຄືອບ TaC ແມ່ນອີງໃສ່ tantalum halide (TaX5) ເປັນແຫຼ່ງ tantalum ແລະ hydrocarbon (CnHm) ເປັນແຫຼ່ງກາກບອນ. ພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂສະເພາະໃດຫນຶ່ງ, ພວກມັນຖືກທໍາລາຍເຂົ້າໄປໃນ Ta ແລະ C ຕາມລໍາດັບ, ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນປະຕິກິລິຍາເຊິ່ງກັນແລະກັນເພື່ອໃຫ້ໄດ້ສານເຄືອບ TaC. ວິທີການ CVD ສາມາດປະຕິບັດໄດ້ໃນອຸນຫະພູມຕ່ໍາ, ເຊິ່ງສາມາດຫຼີກເວັ້ນຂໍ້ບົກພ່ອງແລະການຫຼຸດຜ່ອນຄຸນສົມບັດກົນຈັກທີ່ເກີດຈາກການກະກຽມອຸນຫະພູມສູງຫຼືການປິ່ນປົວການເຄືອບໃນຂອບເຂດໃດຫນຶ່ງ. ອົງປະກອບແລະໂຄງສ້າງຂອງການເຄືອບແມ່ນສາມາດຄວບຄຸມໄດ້, ແລະມັນມີຄວາມໄດ້ປຽບຂອງຄວາມບໍລິສຸດສູງ, ຄວາມຫນາແຫນ້ນສູງ, ແລະຄວາມຫນາແຫນ້ນທີ່ເປັນເອກະພາບ. ສິ່ງທີ່ສໍາຄັນກວ່ານັ້ນ, ອົງປະກອບແລະໂຄງສ້າງຂອງການເຄືອບ TaC ທີ່ກະກຽມໂດຍ CVD ສາມາດອອກແບບແລະຄວບຄຸມໄດ້ງ່າຍ. ມັນເປັນວິທີການທີ່ຂ້ອນຂ້າງແກ່ແລະຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນການກະກຽມການເຄືອບ TaC ທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງ.
ປັດໃຈທີ່ມີອິດທິພົນຫຼັກຂອງຂະບວນການປະກອບມີ:
A. ອັດຕາການໄຫຼຂອງອາຍແກັສ (ແຫຼ່ງ tantalum, ອາຍແກັສ hydrocarbon ເປັນແຫຼ່ງກາກບອນ, ອາຍແກັສ carrier, ອາຍແກັສ dilution Ar2, ການຫຼຸດຜ່ອນອາຍແກັສ H2): ການປ່ຽນແປງຂອງອັດຕາການໄຫຼຂອງອາຍແກັສມີອິດທິພົນຫຼາຍໃນພາກສະຫນາມອຸນຫະພູມ, ພາກສະຫນາມຄວາມກົດດັນ, ແລະພາກສະຫນາມການໄຫຼຂອງອາຍແກັສໃນ. ສະພາການຕິກິຣິຍາ, ສົ່ງຜົນໃຫ້ມີການປ່ຽນແປງໃນອົງປະກອບ, ໂຄງສ້າງ, ແລະປະສິດທິພາບຂອງການເຄືອບ. ການເພີ່ມອັດຕາການໄຫຼຂອງ Ar ຈະຊ້າລົງອັດຕາການເຕີບໂຕຂອງການເຄືອບແລະຫຼຸດຜ່ອນຂະຫນາດເມັດພືດ, ໃນຂະນະທີ່ອັດຕາສ່ວນມະຫາຊົນ molar ຂອງ TaCl5, H2, ແລະ C3H6 ມີຜົນກະທົບຕໍ່ອົງປະກອບຂອງເຄືອບ. ອັດຕາສ່ວນ molar ຂອງ H2 ກັບ TaCl5 ແມ່ນ (15-20): 1, ເຊິ່ງເຫມາະສົມກວ່າ. ອັດຕາສ່ວນ molar ຂອງ TaCl5 ກັບ C3H6 ແມ່ນທາງທິດສະດີຢູ່ໃກ້ກັບ 3: 1. TaCl5 ຫຼື C3H6 ຫຼາຍເກີນໄປຈະເຮັດໃຫ້ການສ້າງຕັ້ງຂອງ Ta2C ຫຼືຄາບອນຟຣີ, ຜົນກະທົບຕໍ່ຄຸນນະພາບຂອງ wafer.
B. ອຸນຫະພູມການຊຶມເຊື້ອ: ອຸນຫະພູມທີ່ສູງຂຶ້ນ, ອັດຕາການຊຶມເຊື້ອໄວຂຶ້ນ, ຂະຫນາດເມັດພືດຂະຫນາດໃຫຍ່, ແລະການເຄືອບ rougher. ນອກຈາກນັ້ນ, ອຸນຫະພູມແລະຄວາມໄວຂອງການຍ່ອຍສະຫຼາຍຂອງ hydrocarbon ເຂົ້າໄປໃນ C ແລະ TaCl5 decomposition ເຂົ້າໄປໃນ Ta ແມ່ນແຕກຕ່າງກັນ, ແລະ Ta ແລະ C ມີແນວໂນ້ມທີ່ຈະປະກອບເປັນ Ta2C. ອຸນຫະພູມມີອິດທິພົນຢ່າງໃຫຍ່ຫຼວງກ່ຽວກັບການເຄືອບ TaC ການດັດແກ້ອຸປະກອນການກາກບອນ. ເມື່ອອຸນຫະພູມຂອງເງິນຝາກເພີ່ມຂຶ້ນ, ອັດຕາການຕົກຄ້າງເພີ່ມຂຶ້ນ, ຂະຫນາດຂອງອະນຸພາກເພີ່ມຂຶ້ນ, ແລະຮູບຮ່າງຂອງອະນຸພາກປ່ຽນຈາກ spherical ເປັນ polyhedral. ນອກຈາກນັ້ນ, ອຸນຫະພູມທີ່ສູງຂຶ້ນ, ການເສື່ອມໂຊມຂອງ TaCl5 ໄດ້ໄວຂຶ້ນ, C ຟຣີຈະຫນ້ອຍລົງ, ຄວາມກົດດັນໃນການເຄືອບຈະຫຼາຍ, ແລະຮອຍແຕກຈະສ້າງໄດ້ງ່າຍ. ເຖິງຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ອຸນຫະພູມການຊຶມເຊື້ອຕໍ່າຈະເຮັດໃຫ້ປະສິດທິພາບການເຄືອບຕໍ່າລົງ, ໄລຍະເວລາການຊຶມເຊື້ອດົນກວ່າ, ແລະຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຂອງວັດຖຸດິບສູງຂຶ້ນ.
C. ຄວາມກົດດັນການຊຶມເຊື້ອ: ຄວາມກົດດັນຂອງເງິນຝາກແມ່ນກ່ຽວຂ້ອງຢ່າງໃກ້ຊິດກັບພະລັງງານຟຣີຂອງພື້ນຜິວຂອງວັດສະດຸແລະຈະສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ເວລາຂອງອາຍແກັສທີ່ຢູ່ອາໄສຢູ່ໃນຫ້ອງຕິກິຣິຍາ, ດັ່ງນັ້ນຜົນກະທົບຕໍ່ຄວາມໄວ nucleation ແລະຂະຫນາດອະນຸພາກຂອງການເຄືອບ. ເມື່ອຄວາມກົດດັນຂອງ deposition ເພີ່ມຂຶ້ນ, ເວລາທີ່ຢູ່ອາໄສຂອງອາຍແກັສຈະຍາວຂຶ້ນ, reactants ມີເວລາຫຼາຍທີ່ຈະ undergo ປະຕິກິລິຍາ nucleation, ອັດຕາການຕິກິຣິຍາເພີ່ມຂຶ້ນ, particles ກາຍເປັນຂະຫນາດໃຫຍ່, ແລະການເຄືອບກາຍເປັນຫນາ; ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ເມື່ອຄວາມກົດດັນຂອງເງິນຝາກຫຼຸດລົງ, ເວລາທີ່ຢູ່ອາໄສຂອງອາຍແກັສຕິກິຣິຍາສັ້ນ, ອັດຕາການປະຕິກິລິຢາຊ້າລົງ, ອະນຸພາກກາຍເປັນຂະຫນາດນ້ອຍ, ແລະການເຄືອບແມ່ນບາງລົງ, ແຕ່ຄວາມກົດດັນຂອງເງິນຝາກມີຜົນກະທົບເລັກນ້ອຍຕໍ່ໂຄງສ້າງແລະອົງປະກອບຂອງການເຄືອບ.
V. ແນວໂນ້ມການພັດທະນາຂອງການເຄືອບ tantalum carbide
ຄ່າສໍາປະສິດການຂະຫຍາຍຄວາມຮ້ອນຂອງ TaC (6.6 × 10−6K−1) ແມ່ນແຕກຕ່າງຈາກວັດສະດຸທີ່ໃຊ້ກາກບອນເຊັ່ນ graphite, ເສັ້ນໄຍກາກບອນ, ແລະວັດສະດຸປະສົມ C/C, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ການເຄືອບ TaC ໄລຍະດຽວມີຄວາມສ່ຽງຕໍ່ການແຕກແລະ. ຕົກ. ເພື່ອປັບປຸງການ ablation ແລະການຕໍ່ຕ້ານການຜຸພັງ, ຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງເຄື່ອງຈັກໃນອຸນຫະພູມສູງ, ແລະການຕໍ່ຕ້ານ corrosion ສານເຄມີທີ່ອຸນຫະພູມສູງຂອງການເຄືອບ TaC, ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ດໍາເນີນການຄົ້ນຄ້ວາກ່ຽວກັບລະບົບການເຄືອບເຊັ່ນ: ລະບົບການເຄືອບປະສົມ, ລະບົບການເຄືອບການແກ້ໄຂແຂງ, ແລະ gradient. ລະບົບການເຄືອບ.
ລະບົບການເຄືອບປະສົມແມ່ນການປິດຮອຍແຕກຂອງການເຄືອບດຽວ. ປົກກະຕິແລ້ວ, ການເຄືອບອື່ນໆໄດ້ຖືກນໍາສະເຫນີເຂົ້າໄປໃນພື້ນຜິວຫຼືຊັ້ນໃນຂອງ TaC ເພື່ອສ້າງເປັນລະບົບການເຄືອບປະສົມ; ລະບົບການເຄືອບສ້າງຄວາມເຂັ້ມແຂງຂອງການແກ້ໄຂແຂງ HfC, ZrC, ແລະອື່ນໆມີໂຄງສ້າງ cubic ທີ່ມີໃບຫນ້າເປັນສູນກາງດຽວກັນກັບ TaC, ແລະທັງສອງ carbides ສາມາດລະລາຍ infinitely ໃນເຊິ່ງກັນແລະກັນເພື່ອສ້າງໂຄງສ້າງການແກ້ໄຂແຂງ. ການເຄືອບ Hf(Ta)C ແມ່ນບໍ່ມີຮອຍແຕກ ແລະ ມີຄວາມຍຶດຕິດທີ່ດີກັບວັດສະດຸປະສົມ C/C. ການເຄືອບມີການປະຕິບັດການຕ້ານການ ablation ທີ່ດີເລີດ; ລະບົບການເຄືອບ gradient ການເຄືອບ gradient ຫມາຍເຖິງຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງອົງປະກອບການເຄືອບຕາມທິດທາງຄວາມຫນາຂອງມັນ. ໂຄງສ້າງສາມາດຫຼຸດຜ່ອນຄວາມກົດດັນພາຍໃນ, ປັບປຸງຄວາມບໍ່ສອດຄ່ອງຂອງຕົວຄູນການຂະຫຍາຍຄວາມຮ້ອນ, ແລະຫຼີກເວັ້ນການຮອຍແຕກ.
(II) ຜະລິດຕະພັນອຸປະກອນການເຄືອບ Tantalum carbide
ອີງຕາມສະຖິຕິແລະການຄາດຄະເນຂອງ QYR (Hengzhou Bozhi), ການຂາຍຕະຫຼາດການເຄືອບ tantalum carbide ທົ່ວໂລກໃນປີ 2021 ບັນລຸ 1.5986 ລ້ານໂດລາສະຫະລັດ (ບໍ່ລວມຜະລິດຕະພັນອຸປະກອນເຄືອບ tantalum carbide ຂອງ Cree ແລະຜະລິດດ້ວຍຕົນເອງ), ແລະມັນຍັງຢູ່ໃນຕອນຕົ້ນ. ຂັ້ນຕອນຂອງການພັດທະນາອຸດສາຫະກໍາ.
1. ວົງການຂະຫຍາຍໄປເຊຍກັນແລະ crucibles ຕ້ອງການສໍາລັບການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນ: ອີງຕາມການ furnaces ການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນ 200 ຕໍ່ວິສາຫະກິດ, ສ່ວນແບ່ງຕະຫຼາດຂອງອຸປະກອນການເຄືອບ TaC ທີ່ຕ້ອງການໂດຍ 30 ບໍລິສັດການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນແມ່ນປະມານ 4.7 ຕື້ຢວນ.
2. ຖາດ TaC: ແຕ່ລະຖາດສາມາດບັນຈຸ 3 wafers, ແຕ່ລະຖາດສາມາດໃຊ້ໄດ້ 1 ເດືອນ, ແລະ 1 tray ແມ່ນບໍລິໂພກສໍາລັບ 100 wafers. 3 ລ້ານ wafers ຕ້ອງການ 30,000 ຖາດ TaC, ແຕ່ລະຖາດປະມານ 20,000 ຕ່ອນ, ແລະປະມານ 600 ລ້ານແມ່ນຕ້ອງການໃນແຕ່ລະປີ.
3. ສະຖານະການຫຼຸດຜ່ອນຄາບອນອື່ນໆ. ເຊັ່ນ: ຊັ້ນ furnace ອຸນຫະພູມສູງ, nozzle CVD, ທໍ່ furnace, ແລະອື່ນໆ, ປະມານ 100 ລ້ານ.
ເວລາປະກາດ: ກໍລະກົດ-02-2024