Графит высокой чистоты – ключевой расходный материал в области полупроводников третьего поколения

С постепенным массовым производством проводящих подложек SiC выдвигаются более высокие требования к стабильности и повторяемости процесса. В более поздний период нам придется столкнуться с проблемой «быстрого роста, увеличения толщины и взросления», помимо совершенствования теории и техники, нам также понадобятся более совершенные тепловые полевые материалы в качестве поддержки. Графит высокой чистоты обладает высокой термостойкостью, хорошей электропроводностью и химической стабильностью и стал ключевым материалом в области полупроводников.

Графит высокой чистоты поддерживает эту область

В настоящее время основным коммерческим выращиванием монокристаллов карбида кремния является метод PVT. В этом методе для нагрева используется индукционная катушка, а графитовый нагревательный элемент высокой плотности нагревается под действием вихревого тока. Порошок карбида кремния (SiC) засыпается на дно графитового тигля, затравочный кристалл карбида кремния (SiC) прикрепляется внутри крышки графитового тигля, которая находится на определенном расстоянии от поверхности сырьевого материала, а затем графитовый тигель как Все помещается в графитовый нагревательный элемент, а сырье из карбида кремния (SiC) помещается в высокотемпературную зону путем регулировки температуры внешнего графитового войлока. Затравочный кристалл карбида кремния (SiC) соответственно находится в области низких температур.

В этом процессе область, состоящая из тигля и окружающего изоляционного материала, является наиболее важной областью для роста монокристаллов SiC, которая называется областью горячего поля. В настоящее время международная печь для выращивания монокристаллов SiC использует технологию нагрева промежуточной частоты, которая характеризуется тем, что камера для выращивания кристаллов может достигать очень высокой температуры (до 3000 ° C), в этом высокотемпературном сценарии графит и сопутствующие продукты могут выдерживать такие высокие температуры, и он не реагирует с сублиматом SiC при таких высоких температурах. Поэтому тигель и изоляционные материалы, используемые для выращивания SiC, требуют использования графита и материалов на основе углерода высокой чистоты. Высокая чистота является ключевым требованием к полупроводниковому графиту, особенно в процессе роста кристаллов. Примеси в графите являются ключевым фактором, определяющим качество кристаллов, содержание примесей должно поддерживаться на уровне ниже 5 частей на миллион.

Дефекты пористого графита

Рост кристаллов SiC сложен, длительный цикл исследований и разработок, высокие затраты на исследования и разработки, как сократить затраты на исследования и разработки, ускорить прогресс исследований и разработок, улучшить качество кристаллов, стало проблемой для развития отрасли. В последние годы внедрение пористого графита (PG) эффективно улучшило качество роста кристаллов, а добавление пористых графитовых пластин в печь для выращивания кристаллов SiC является одной из горячих точек отраслевых исследований.

（а）Традиционная длинная хрустальная печь，（б）Длинная кристаллическая печь из пористой графитовой пластины

Университет Донгуи из Южной Кореи упомянул в своем эссе, что путем вставки пористой графитовой пластины поверх порошка SiC достигается хороший массоперенос кристаллической площади, что может решить множество технических проблем, существующих в традиционной печи для длинных кристаллов. Исследование показало, что применение PG помогло уменьшить количество микротрубочек и других дефектов. Кроме того, пористый графит также является одной из основных технологий для решения проблемы длины и толщины кристаллов SiC, поскольку он может сбалансировать компоненты газовой фазы, изоляция. от следовых примесей, отрегулируйте местную температуру, уменьшите углеродную упаковку и другие физические частицы, при условии соблюдения доступности кристаллов, толщина кристаллов может быть значительно увеличена.

гРафитовая основа 

Графитовые основы — это компонент, обычно используемый для поддержки и нагрева монокристаллических подложек в оборудовании для химического осаждения из паровой фазы (MOCVD). Термическая стабильность, термическая однородность рабочих параметров графитовой основы с покрытием SiC играют решающую роль в качестве эпитаксиального роста материала, поэтому она является основным ключевым компонентом оборудования MOCVD. В эпитаксиальном процессе карбида кремния пластина перемещается на графитовом диске, который бывает ковшового типа, блинного типа и графитового диска с одной пластиной. Графитовый диск обычно покрыт SiC, который прочно связан с графитовыми деталями, продлевая срок службы графитовых деталей и достигая структуры поверхности высокой чистоты, необходимой для производства полупроводниковых материалов. Существует также покрытие TaC, графит с покрытием TaC по сравнению с изделиями из графита с покрытием SiC имеет лучшую термостойкость.

Графитовые детали для ионной имплантации

Ионная имплантация — это технология ускорения пучка ионов, таких как бор, фосфор и мышьяк, до определенной энергии, а затем его введения в поверхность материала пластины для изменения свойств поверхностного материала. Материалы, из которых состоят компоненты устройства ионной имплантации, должны иметь высокую чистоту, отличную термостойкость, теплопроводность, меньшую коррозию, вызываемую ионным лучом, и низкое содержание примесей. Графит высокой чистоты отвечает требованиям применения и может использоваться в пролетных трубках оборудования для ионной имплантации, различных щелях, электродах, крышках электродов, катетерах, терминаторах пучка и т. д. В настоящее время стоимость подложки из карбида кремния составляет около 47% от общей стоимости устройства, из которых соотношение стоимости теплополевых материалов, таких как графит с покрытием, является самым высоким.

Что касается графитовой основы с покрытием SiC, то основными международными поставщиками графитовой основы с покрытием SiC являются голландская Xycard, немецкая SGL, японская Toyang Carbon, корпорация MEMC в США, которые в основном занимают международный рынок. В Сингапуре необходимо постепенно открывать ситуацию с локализацией графитовой основы с покрытием SiC, а промышленность графитовой основы с покрытием SiC должна ускорить этот процесс.

Fountyl Technologies PTE Ltd предлагает высокоточные патроны SIC, штифтовые патроны, патроны с пазами, патроны из пористой керамики.