Когда говорят про карбид кремния атомной решетки, многие сразу представляют идеальные кристаллы из научных статей, но в реальности даже у проверенных производителей вроде АО Ланьчжоу Хуая Карбид Кремния бывают партии с дефектами ориентации до 0.8° — это тот нюанс, о котором редко пишут в спецификациях, но который всплывает при калибровке высокоточных сенсоров.
За десять лет работы с подрядчиками из Китая и СНГ выработал простой принцип: если в сертификате указана только средняя чистота 99.99%, но нет данных по распределению примесей по зонам кристалла — такой поставщик для ответственных применений не годится. Как-то пришлось отказаться от партии в 200 кг от одного китайского завода именно из-за неравномерного распределения азота, что выяснилось только при катодолюминесцентном анализе.
У АО Ланьчжоу Хуая Карбид Кремния в этом плане интересная история — их технолог как-то показывал нам статистику по дефектам упаковки за 2022 год: в среднем 1-2 микропоры на 10 см2 при толщине пластин 350 мкм. Не идеально, но для силовой электроники приемлемо, особенно с учётом их системы контроля на сайте lzhy.ru, где можно отслеживать параметры каждой партии.
Кстати, про их сайт https://www.lzhy.ru — там есть любопытный раздел с реальными рентгенограммами, где видно, как меняется структура при разных температурах отжига. Мало кто из поставщиков даёт такие сырые данные, обычно показывают только отполированные отчёты.
В 2021 году мы столкнулись с аномалией при выращивании кристаллов методом Лели — оказалось, три поставщика сырья давали разную плотность дислокаций даже при одинаковой заявленной чистоте. Позже выяснилось, что АО Ланьчжоу Хуая Карбид Кремния использует модифицированную очистку шихты, которая снижает концентрацию ванадия на 40% по сравнению со стандартными процессами.
Их технология синтеза — это вообще отдельная тема. Видел их печи модификации 2019 года: газовое уплотнение разъёма камеры снижает загрязнение углеродом до 0.3 ppm, но при этом есть нюанс с охлаждением тигля — приходится компенсировать градиент температуры дополнительными нагревателями по боковым стенкам.
Как-то раз их инженер признался, что до 2017 года у них была проблема с трещинами при диаметре кристаллов свыше 150 мм — решить помогло прецизионное управление скоростью подъёма с обратной связью по тепловому потоку. Сейчас глянул на их сайте — уже предлагают пластины 200 мм, значит, технологию отработали.
Многие забывают, что атомная решетка карбида кремния — это не только чистота, но и стабильность параметров между партиями. У АО Ланьчжоу Хуая Карбид Кремния в этом плане интересная система: они ведут базу данных дефектов по типам оборудования, что позволяет прогнозировать риск появления специфических дислокаций.
Заметил одну особенность при приёмке их материалов — в сертификате всегда указаны не только стандартные параметры, но и данные Raman-спектроскопии для каждой партии. Это важно для оценки остаточных напряжений, которые критичны для подложек СВЧ-устройств.
Коллеги из НИИ часто спрашивают про воспроизводимость электрических характеристик. По нашим замерам, у этого производителя разброс подвижности носителей в партиях за последние три года не превышал 12%, что для промышленного производства весьма достойно.
Если брать глобальных игроков вроде Wolfspeed или II-VI, их материалы бесспорно хороши, но цена в 2-3 раза выше при сопоставимом качестве для большинства применений. АО Ланьчжоу Хуая Карбид Кремния здесь занимает интересную нишу — их продукция на 15-20% дешевле корейских аналогов при сравнимой однородности легирования.
Любопытно, что их политика ценообразования зависит от степени обработки: шлифованные пластины стоят почти как у конкурентов, а вот полуполированные с шероховатостью Ra<0.5 нм — уже на 30% дешевле. Видимо, научились оптимизировать именно финишные операции.
По данным на 2023 год, их доля на рынке России выросла до 35% в сегменте силовой электроники, обогнав немецких поставщиков. Думаю, это связано не только с ценой, но и с адаптацией материалов под местные стандарты испытаний.
Сейчас все говорят про переход на 4H-SiC, но в АО Ланьчжоу Хуая Карбид Кремния сохраняют производство 6H-модификаций для клиентов с устоявшимися технологическими процессами. Это разумно — не все готовы перестраивать всю цепочку ради теоретического выигрыша в подвижности.
Их новая линия по производству эпитаксиальных структур интересна модулем in-situ контроля — видел в работе, система детектирует рост дефектов в реальном времени с точностью до 5 нм. Правда, пока это доступно только для пластин диаметром до 100 мм.
Если говорить о будущем, то их исследования в области карбида кремния с контролируемой плотностью точечных дефектов выглядят перспективно для квантовых применений. Правда, пока это лабораторные образцы, до серийного производства далеко.
В целом, за 15 лет наблюдений за этим рынком могу сказать: АО Ланьчжоу Хуая Карбид Кремния удалось найти баланс между качеством и ценой, хотя в некоторых нишах (например, СВЧ-транзисторы с частотой выше 10 ГГц) им ещё есть куда расти. Но для 80% промышленных применений их материалы более чем adequate.
