Са којим изазовима се суочава процес ЦВД ТаЦ превлаке за раст монокристала СиЦ у обради полупроводника?

Увод

Уз брзо развој нових енергетских возила, 5Г комуникација и осталих области, услови за перформансе за електроничке уређаје за напајање се повећавају. Као нова генерација широких опсега полуводича, силицијум карбида (СИЦ) постала је преферирани материјал за електронске уређаје за напајање са одличним електричним својствима и топлотном стабилношћу. Међутим, процес раста појединачних кристала суочава се са многим изазовима, међу којима је перформансе термичких теренских материјала један од кључних фактора. Као нови тип топлотног теренског материјала, ЦВД ТАЦ премаз је постао ефикасан начин да се реши проблем сичког раста кристала због одличне високе температурне отпорности, отпорност на корозију и хемијску стабилност. Овај чланак ће дубоко истражити предности, карактеристике процеса и перспективе примене ЦВД ТАЦ премаза у расту појединачног кристала СИЦ-а.

Позадина индустрије

1. Широка примена СиЦ монокристала и проблеми са којима се суочавају у процесу производње

СиЦ монокристални материјали се добро понашају у окружењима високе температуре, високог притиска и високе фреквенције и широко се користе у електричним возилима, обновљивим изворима енергије и високоефикасним изворима напајања. Према истраживању тржишта, очекује се да ће величина тржишта СиЦ-а достићи 9 милијарди америчких долара до 2030. године, са просечном годишњом стопом раста од више од 20%. Врхунске перформансе СиЦ-а чине га важном основом за следећу генерацију енергетских електронских уређаја. Међутим, током раста СиЦ монокристала, материјали термичког поља суочавају се са тестом екстремних окружења као што су висока температура, висок притисак и корозивни гасови. Традиционални материјали топлотног поља као што су графит и силицијум карбид лако се оксидирају и деформишу на високим температурама и реагују са атмосфером раста, утичући на квалитет кристала.

2 Важност ЦВД ТАЦ премаза као термичким теренским материјалом

ЦВД ТаЦ премаз може да обезбеди одличну стабилност у високим температурама и корозивним окружењима, што га чини незаменљивим материјалом за раст монокристала СиЦ. Студије су показале да ТаЦ премаз може ефикасно продужити век трајања материјала термичког поља и побољшати квалитет кристала СиЦ. ТаЦ премаз може остати стабилан у екстремним условима до 2300℃, избегавајући оксидацију подлоге и хемијску корозију.

Преглед теме

1. Основни принципи и предности ЦВД ТаЦ превлаке

ЦВД ТАЦ премаз се формира реаговањем и депоновањем извора танталета (као што је ТАЦЛ5) са извором угљеника на високом температури и има одличну високу температуру отпорност на корозију и добру пријаву. Његова густа и уједначена структура за превлачење може ефикасно спречити оксидацију супстрата и хемијску корозију.

2 Технички изазови процеса превлачења ЦВД ТАЦ-а

Иако ЦВД ТАЦ превлака има много предности, још увек постоје технички изазови у свом производном процесу, као што је контрола материјалне чистоће, оптимизација параметара процеса и лепљење прекривања.

Део И: Кључна улога ЦВД ТаЦ премаза

● Отпорност на високу температуру

ТаЦ топљења и термохемијска стабилност: ТаЦ има тачку топљења већу од 3000 ℃, што га чини стабилним на екстремним температурама, што је кључно за раст монокристала СиЦ.

Перформансе у екстремним температурним окружењима током раста појединог кристала СИЦ-а **: Студије су показале да ТАЦ премаз може ефикасно спречити оксидацију подлоге у окружењу високих температура од 900-2300 ℃, чиме се обезбеђује квалитет крстала сина.

●  Отпор против корозијетанце

Заштитни ефекат ТаЦ премаза на хемијску ерозију у реакционим окружењима силицијум карбида: ТаЦ може ефикасно да блокира ерозију реактаната као што су Си и СиЦ₂ на подлози, продужавајући век трајања материјала термичког поља.

●  Захтеви за доследност и прецизност

Неопходност уједначености премаза и контроле дебљине: Уједначена дебљина премаза је кључна за квалитет кристала, а свака неуједначеност може довести до концентрације термичког напрезања и стварања пукотина.

Танталум Царбиде (ТАЦ) премаз на микроскопском пресек

Део ИИ: Главни изазови процеса превлачења ЦВД ТАЦ-а

● Извор материјала и контрола чистоће

Питања трошкова и ланца снабдевања танталних сировина високе чистоће: Цена сировина тантала у великој мери варира и снабдевање је нестабилно, што утиче на цену производње.

Како нечистоће у трају у материјалу утичу на перформансе премаза: нечистоће могу проузроковати да се перформансе премаза погоршавају, на тај начин утицати на квалитет система сина.

● Оптимизација параметара процеса

Прецизна контрола температуре премаза, притиском и протоком гаса: Ови параметри имају директан утицај на квалитет премаза и морају се фино регулисати како би се осигурало најбоље ефекат таложења.

Како избећи дефекте премаза на подлогама великих површина: Дефекти су склони да се појаве током таложења великих површина и потребно је развити нова техничка средства за праћење и прилагођавање процеса таложења.

●  Адхезија премаза

Потешкоће у оптимизацији перформанси адхезије између ТаЦ премаза и подлоге: Разлике у коефицијентима термичког ширења између различитих материјала могу довести до одлепљивања, а побољшања у адхезивима или процесима таложења су потребна да би се побољшала адхезија.

Потенцијални ризици и контрамере одлепљивања премаза: Одвајање може довести до губитака у производњи, тако да је неопходно развити нове лепкове или користити композитне материјале да би се побољшала чврстоћа везивања.

● Одржавање опреме и стабилност процеса

Трошкови сложености и одржавања Опрема за процес ЦВД-а: Опрема је скупо и тешко је одржати, што повећава укупне трошкове производње.

Проблеми конзистентности у дуготрајном раду процеса: Дуготрајан рад може изазвати флуктуације у перформансама, а опрему треба редовно калибрисати како би се осигурала конзистентност.

● Заштита животне средине и контрола трошкова

Лечење нуспроизвода (попут хлорида) током превлачења: отпадни гас треба ефикасно третирати да задовољи стандарде заштите животне средине, што повећава трошкове производње.

Како ускладити високе перформансе и економске користи: Смањење трошкова производње уз обезбеђивање квалитета премаза важан је изазов са којим се индустрија суочава.

Део ИИИ: Индустријска решења и гранична истраживања

● Нова технологија оптимизације процеса

Користите напредне ЦВД контролне алгоритме да бисте постигли већу прецизност: Оптимизацијом алгоритма се може побољшати брзина таложења и униформност, чиме се побољшава ефикасност производње.

Увођење нових формула или адитива за гас за побољшање перформанси премаза: Студије су показале да додавање одређених гасова може побољшати лепљење за прекривање и антиоксидативна својства.

●  Пробој у истраживању и развоју материјала

Побољшање ТАЦ перформанси наносструктуриране технологије премаз: Наноструктури могу значајно да побољшају тврдоћу и отпорност на хабање ТАЦ премаза, на тај начин побољшавају своје перформансе под екстремним условима.

Синтетички алтернативни материјали за премазивање (као што је композитна керамика): Нови композитни материјали могу пружити боље перформансе и смањити трошкове производње.

● Аутоматизација и дигиталне фабрике

Праћење процеса уз помоћ вештачке интелигенције и сензорске технологије: Праћење у реалном времену може подесити параметре процеса на време и побољшати ефикасност производње.

Побољшати ефикасност производње уз смањење трошкова: технологија аутоматизације може смањити ручну интервенцију и побољшати укупну ефикасност производње.