Покрытие TaC представляет собой высокоэффективный керамический слой, критически важный для передового производства полупроводников, особенно подходящий для выращивания монокристаллов SiC и эпитаксиальных процессов GaN/SiC. По прогнозам, к 2024 году быстрорастущий рынок полупроводников GaN/SiC достигнет 7,523 миллиарда долларов США, а совокупный годовой темп роста составит 16,56% в период с 2025 по 2035 год.
Карбид тантала (TaC) представляет собой его основной химический состав. Исследователи изучают систему Ta-C-N, где TaC1-xNx представляет собой химический состав. Базовой структурой в экспериментах является гранецентрированная кубическая (ГЦК) структура Ta–C. Стабильные бинарные структуры включают ГЦК-TaC и гексагональный TaN (гекс-TaN). Для кубической структуры Ta–C неметаллические вакансии более критичны, чем металлические. Физическое осаждение из паровой фазы (PVD) может стабилизировать Ta–C–N с ГЦК-структурой из-за его сильно ограниченной кинетики и появления структурных дефектов. В системе TaC1-xNx фазовый переход от однофазного ГЦК-Ta1-y-zCyNz к ГЦК + гексагональному Ta1-y-zCyNz происходит вблизи x ≈ 0,68. Производители готовят покрытия TaC четырех различных кристаллических структур на углерод/углеродных композитах. Эти структуры включают игольчатую кристаллическую структуру, которая демонстрирует лучшую стойкость к абляции.
Покрытие TaC — это специальный материал, который повышает производительность компьютерных чипов, особенно в условиях высоких температур. Он эффективно предотвращает попадание вредных веществ в чип, обеспечивая чистоту и долговечность. По сравнению с другими материалами покрытие TaC обеспечивает превосходные характеристики, позволяя производить более качественные чипы и улучшать функциональность компьютеров и смартфонов. Кроме того, он демонстрирует исключительные механические свойства, такие как многослойное покрытие Ta(C,N) (модуляция 305 нм) с твердостью 24,5 ± 0,8 ГПа и модулем Юнга 263,2 ± 16,6 ГПа. TaC0,71 имеет твердость 39,3 ± 1,0 ГПа, при некоторых измерениях достигающую 40 ГПа. Его модуль вдавливания составляет 430 ГПа, а рассчитанный TaC модуль Юнга составляет примерно 500 ГПа.
Требование к чистоте покрытий из карбида кремния превышает 99,9995% при способности выдерживать температуры до 1600°C. Его основная функция — изолировать газообразный кремний и графит, предотвращая реакции, в результате которых образуются частицы карбида кремния, и тем самым предотвращая загрязнение пластины. Учитывая, что карбид кремния составляет значительную часть затрат в процессах эпитаксиального выращивания кристаллов (более 40-50% внутренних затрат на выращивание кристаллов), контроль структуры затрат на выращивание кристаллов карбида кремния имеет первостепенное значение. Устойчивые инновации в материалах и технологический прогресс имеют решающее значение для преодоления проблем отрасли. В настоящее время керамические материалы из графита и карбида кремния незаменимы в производстве полупроводников и широко используются в таких важных компонентах, как нагреватели, основания, тигли, расходомерные трубки и соединители. Чистота, химическая стабильность и особенно летучесть этих материалов напрямую влияют на чистоту, характеристики и качество полупроводниковых материалов.
Методы получения покрытий из карбида кремния включают химическое осаждение из паровой фазы (CVD), суспензионный пиролиз и плазменное напыление. Среди них технология CVD является наиболее зрелой, однако она сталкивается с многочисленными техническими ограничениями, высокими затратами и длительными сроками выполнения заказов.
