กราไฟท์ที่มีความบริสุทธิ์สูง - เป็นวัสดุสิ้นเปลืองหลักในกลุ่มเซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สาม

เนื่องจากมีการผลิตซับสเตรต SiC ที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าในปริมาณมากทีละน้อย ข้อกำหนดที่สูงขึ้นจึงถูกหยิบยกขึ้นมาเพื่อความเสถียรและความสามารถในการทำซ้ำของกระบวนการ ในช่วงต่อมา เราต้องเผชิญกับความท้าทาย "เติบโตอย่างรวดเร็ว เติบโตหนา และเติบโตขึ้น" นอกเหนือจากการปรับปรุงทฤษฎีและวิศวกรรมแล้ว เรายังต้องการวัสดุสนามความร้อนขั้นสูงเพิ่มเติมเพื่อรองรับอีกด้วย กราไฟท์ที่มีความบริสุทธิ์สูงมีความทนทานต่ออุณหภูมิสูง มีการนำไฟฟ้าได้ดีและมีความเสถียรทางเคมี และกลายเป็นวัสดุหลักในสาขาเซมิคอนดักเตอร์

กราไฟท์ที่มีความบริสุทธิ์สูงช่วยสนับสนุนสนาม

ปัจจุบันการเติบโตของผลึกเดี่ยวซิลิคอนคาร์ไบด์เชิงพาณิชย์กระแสหลักกำลังใช้วิธีการ PVT วิธีนี้ใช้ขดลวดเหนี่ยวนำเพื่อให้ความร้อน และองค์ประกอบความร้อนกราไฟท์ความหนาแน่นสูงจะถูกให้ความร้อนภายใต้การกระทำของกระแสไหลวน ผงซิลิกอนคาร์ไบด์ (SiC) เต็มไปด้วยด้านล่างของเบ้าหลอมกราไฟท์ ผลึกเมล็ดของซิลิกอนคาร์ไบด์ (SiC) ถูกผูกมัดภายในฝาครอบเบ้าหลอมกราไฟท์ซึ่งมีระยะห่างจากพื้นผิววัตถุดิบ จากนั้นจึงใส่เบ้าหลอมกราไฟท์เป็น วางทั้งหมดไว้ในตัวทำความร้อนด้วยกราไฟท์ และวางวัตถุดิบของซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) ไว้ในโซนอุณหภูมิสูงโดยการปรับอุณหภูมิของกราไฟท์ภายนอกที่สักหลาด ผลึกเมล็ดซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) จะอยู่ในบริเวณที่มีอุณหภูมิต่ำตามลำดับ

ในกระบวนการนี้ พื้นที่ที่ประกอบด้วยเบ้าหลอมและวัสดุฉนวนโดยรอบเป็นพื้นที่ที่สำคัญที่สุดสำหรับการเจริญเติบโตของผลึกเดี่ยว SiC ซึ่งเรียกว่าพื้นที่สนามร้อน ปัจจุบัน เตาเติบโตผลึกเดี่ยว SiC ระหว่างประเทศใช้เทคโนโลยีการทำความร้อนความถี่กลาง ซึ่งโดดเด่นด้วยห้องเติบโตคริสตัลสามารถเข้าถึงอุณหภูมิที่สูงมาก (สูงถึง 3,000 ° C) ในสถานการณ์ที่มีอุณหภูมิสูงนี้ กราไฟท์และผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้องสามารถทนต่อ อุณหภูมิสูงเช่นนี้ และจะไม่ทำปฏิกิริยากับ SiC ระเหิดที่อุณหภูมิสูงเช่นนี้ ดังนั้น วัสดุเบ้าหลอมและฉนวนที่ใช้ในการปลูก SiC จึงจำเป็นต้องใช้กราไฟท์ที่มีความบริสุทธิ์สูงและวัสดุที่มีคาร์บอนเป็นส่วนประกอบหลัก ความบริสุทธิ์สูงเป็นข้อกำหนดสำคัญของกราไฟท์เซมิคอนดักเตอร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกระบวนการเติบโตของผลึก สิ่งเจือปนในกราไฟท์เป็นปัจจัยสำคัญในการกำหนดคุณภาพของคริสตัล ปริมาณสิ่งเจือปนควรเก็บไว้ต่ำกว่า 5 ส่วนในล้านส่วน

ข้อบกพร่องของกราไฟท์ที่มีรูพรุน

การเติบโตของคริสตัล SiC เป็นเรื่องยาก วงจรการวิจัยและพัฒนาที่ยาวนาน ต้นทุนการวิจัยและพัฒนาสูง วิธีลดต้นทุนการวิจัยและพัฒนา เร่งความก้าวหน้าในการวิจัยและพัฒนา ปรับปรุงคุณภาพคริสตัลกลายเป็นปัญหาสำหรับการพัฒนาอุตสาหกรรม ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การเปิดตัวกราไฟท์ที่มีรูพรุน (PG) ได้ปรับปรุงคุณภาพของการเติบโตของผลึกอย่างมีประสิทธิภาพ และการเพิ่มแผ่นกราไฟท์ที่มีรูพรุนในเตาเติบโตคริสตัล SiC ก็เป็นหนึ่งในประเด็นร้อนของการวิจัยในอุตสาหกรรม

(ก)เตาคริสตัลยาวแบบดั้งเดิม,(ข)เตาคริสตัลยาวของแผ่นกราไฟท์ที่มีรูพรุน

มหาวิทยาลัย Dongui แห่งเกาหลีใต้กล่าวถึงในบทความว่าด้วยการใส่แผ่นกราไฟท์ที่มีรูพรุนไว้เหนือผง SiC จะทำให้มีการถ่ายโอนมวลบริเวณคริสตัลที่ดี ซึ่งสามารถปรับปรุงปัญหาทางเทคนิคต่างๆ ที่มีอยู่ในเตาคริสตัลแบบยาวแบบดั้งเดิมได้ การศึกษาพบว่าการใช้ PG ช่วยลดจำนวนไมโครทูบูลและข้อบกพร่องอื่นๆ นอกจากนี้ แกรไฟต์ที่มีรูพรุนยังเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีหลักในการแก้ปัญหาความยาวและความหนาของผลึก SiC เนื่องจากสามารถปรับสมดุลของส่วนประกอบในเฟสก๊าซ การแยกส่วน ของสิ่งสกปรก ปรับอุณหภูมิในท้องถิ่น ลดบรรจุภัณฑ์คาร์บอนและอนุภาคทางกายภาพอื่น ๆ ภายใต้สมมติฐานของการตอบสนองความพร้อมของคริสตัล ความหนาของผลึกจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ

ชฐานราไฟท์ 

ฐานกราไฟท์เป็นส่วนประกอบที่ใช้กันทั่วไปเพื่อรองรับและให้ความร้อนแก่ซับสเตรตผลึกเดี่ยวในอุปกรณ์การสะสมไอสารเคมีอินทรีย์และโลหะ (MOCVD) เสถียรภาพทางความร้อน ความสม่ำเสมอทางความร้อนของพารามิเตอร์ประสิทธิภาพของฐานกราไฟท์เคลือบ SiC มีบทบาทสำคัญในการเติบโตของวัสดุ epitaxis ดังนั้นจึงเป็นองค์ประกอบหลักหลักของอุปกรณ์ MOCVD ในกระบวนการอีปิแอกเซียลของซิลิคอนคาร์ไบด์ เวเฟอร์จะถูกลำเลียงบนจานกราไฟท์ ซึ่งมีประเภทบัคเก็ต ประเภทแพนเค้ก และจานกราไฟท์เวเฟอร์เดี่ยว โดยทั่วไป แผ่นกราไฟท์จะเคลือบด้วย SiC ซึ่งยึดติดกับชิ้นส่วนกราไฟท์อย่างแน่นหนา ช่วยยืดอายุการใช้งานของชิ้นส่วนกราไฟท์ และได้โครงสร้างพื้นผิวที่มีความบริสุทธิ์สูงซึ่งจำเป็นสำหรับการผลิตวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ นอกจากนี้ยังมีการเคลือบ TaC กราไฟท์เคลือบ TaC เมื่อเทียบกับผลิตภัณฑ์กราไฟท์เคลือบ SiC มีความต้านทานความร้อนได้ดีกว่า

ชิ้นส่วนกราไฟท์สำหรับการฝังไอออน

การฝังไอออนเป็นเทคโนโลยีในการเร่งลำแสงไอออน เช่น โบรอน ฟอสฟอรัส และสารหนูให้เป็นพลังงานจำนวนหนึ่ง จากนั้นจึงฉีดเข้าไปในพื้นผิวของวัสดุแผ่นเวเฟอร์เพื่อเปลี่ยนคุณสมบัติของวัสดุพื้นผิว วัสดุที่ประกอบเป็นส่วนประกอบของอุปกรณ์ฝังไอออนจะต้องมีวัสดุที่มีความบริสุทธิ์สูง โดยทนความร้อนได้ดีเยี่ยม มีการนำความร้อนสูง มีการกัดกร่อนที่เกิดจากลำแสงไอออนน้อย และมีปริมาณสิ่งเจือปนต่ำ กราไฟท์ที่มีความบริสุทธิ์สูงตรงตามข้อกำหนดการใช้งาน และสามารถใช้ในท่อการบินของอุปกรณ์ปลูกฝังไอออน สลิตต่างๆ อิเล็กโทรด ฝาครอบอิเล็กโทรด สายสวน เทอร์มิเนเตอร์ลำแสง.....ฯลฯ ปัจจุบัน ต้นทุนของซับสเตรตซิลิคอนคาร์ไบด์อยู่ที่ประมาณ 47% ของต้นทุนอุปกรณ์โดยรวม ซึ่งอัตราส่วนต้นทุนของวัสดุสนามความร้อน เช่น กราไฟท์เคลือบจะสูงที่สุด

เท่าที่เกี่ยวข้องกับฐานกราไฟท์เคลือบ SiC ซัพพลายเออร์หลักระหว่างประเทศของฐานกราไฟท์เคลือบ SiC ได้แก่ Dutch Xycard, Germany SGL, Japan Toyang Carbon, บริษัท MEMC ของสหรัฐอเมริกา ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วครอบครองตลาดต่างประเทศ ในสิงคโปร์ จำเป็นต้องค่อยๆ เปิดสถานการณ์ของการแปลฐานกราไฟท์เคลือบ SiC และอุตสาหกรรมฐานกราไฟท์เคลือบ SiC จำเป็นต้องเร่งกระบวนการ

Fountyl Technologies PTE Ltd นำเสนอหัวจับ SIC, หัวจับพิน, หัวจับร่อง, หัวจับเซรามิกที่มีรูพรุนที่มีความแม่นยำสูง