Yüksek saflıkta grafit - üçüncü nesil yarı iletken alanında önemli bir sarf malzemesi

İletken SiC substratlarının kademeli seri üretimiyle, sürecin stabilitesi ve tekrarlanabilirliği için daha yüksek gereksinimler ortaya konmaktadır. İlerleyen dönemde "hızlı büyümek, kalınlaşmak ve büyümek" zorluğuyla yüzleşmeliyiz, teori ve mühendisliğin gelişmesinin yanı sıra, destek olarak daha gelişmiş termal alan malzemelerine de ihtiyacımız var. Yüksek saflıkta grafit, yüksek sıcaklık direncine, iyi elektriksel iletkenliğe ve kimyasal stabiliteye sahiptir ve yarı iletken alanında önemli bir malzeme haline gelmiştir.

Yüksek saflıkta grafit alanı destekler

Şu anda, ana ticari silisyum karbür tek kristal büyütme PVT yöntemini kullanıyor. Bu yöntem, ısıtmak için endüksiyon bobini kullanır ve yüksek yoğunluklu grafit ısıtma elemanı, girdap akımının etkisi altında ısıtılır. Silisyum karbür (SiC) tozu, grafit potanın tabanı ile doldurulur, silisyum karbür (SiC) tohum kristali, hammadde yüzeyinden belirli bir mesafeye sahip olan grafit pota kapağının içine bağlanır ve daha sonra grafit pota olarak. Tamamı grafit ısıtma gövdesine yerleştirilir ve silisyum karbürün (SiC) hammaddesi, dış grafit keçenin sıcaklığı ayarlanarak yüksek sıcaklık bölgesine yerleştirilir. Silisyum karbür (SiC) tohum kristali buna uygun olarak düşük sıcaklık bölgesindedir.

Bu süreçte pota ve çevresindeki izolasyon malzemesinden oluşan alan, sıcak alan alanı olarak adlandırılan SiC tek kristallerinin büyümesi için en önemli alandır. Şu anda, uluslararası SiC tek kristal büyütme fırını, kristal büyütme odasının çok yüksek bir sıcaklığa (3000 ° C'ye kadar) ulaşabilmesi ile karakterize edilen, bu yüksek sıcaklık senaryosunda grafit ve ilgili ürünlerin dayanabileceği ara frekanslı ısıtma teknolojisini benimser. bu kadar yüksek sıcaklıklarda SiC süblimasyonla reaksiyona girmez. Bu nedenle SiC'nin yetiştirilmesinde kullanılan pota ve izolasyon malzemeleri, yüksek saflıkta grafit ve karbon bazlı malzemelerin kullanılmasını gerektirir. Yüksek saflık, özellikle kristal büyüme sürecinde yarı iletken grafitin temel bir gereksinimidir, grafitteki yabancı maddeler kristal kalitesinin önemli bir belirleyicisidir, yabancı madde içeriği milyonda 5 parçanın altında tutulmalıdır.

Gözenekli grafitin kusurları

SiC kristalinin büyütülmesi zordur, uzun araştırma ve geliştirme döngüsü, yüksek araştırma ve geliştirme maliyetleri, araştırma ve geliştirme maliyetlerinin nasıl azaltılacağı, araştırma ve geliştirme ilerlemesinin nasıl hızlandırılacağı, kristal kalitesinin nasıl iyileştirileceği sektörün gelişimi için bir sorun haline gelmiştir. Son yıllarda, gözenekli grafitin (PG) piyasaya sürülmesi, kristal büyümesinin kalitesini etkili bir şekilde arttırdı ve SiC kristal büyütme fırınına gözenekli grafit plakaların eklenmesi, endüstri araştırmalarının sıcak noktalarından biridir.

(A)Geleneksel uzun kristal fırın,(B)Gözenekli grafit plakadan oluşan uzun kristal fırın

Güney Kore Dongui Üniversitesi, makalesinde, SiC tozunun üzerine gözenekli bir grafit plaka yerleştirilerek, geleneksel uzun kristal fırınında mevcut olan çeşitli teknik sorunları iyileştirebilecek iyi kristal alanı kütle transferinin elde edildiğini belirtti. Çalışma, PG uygulamasının mikrotübüllerin ve diğer kusurların sayısının azaltılmasına yardımcı olduğunu buldu. Ayrıca gözenekli grafit, gaz fazı bileşenlerini dengeleyebildiği için SiC kristallerinin uzunluğunu ve kalınlığını çözmek için de temel teknolojilerden biridir. Eser safsızlıkların giderilmesi, yerel sıcaklığın ayarlanması, karbon ambalajının ve diğer fiziksel parçacıkların azaltılması, kristal mevcudiyetinin karşılanması öncülüğünde kristal kalınlığı önemli ölçüde artırılabilir.

GRafit tabanı 

Grafit bazlar, metal-organik kimyasal buhar biriktirme (MOCVD) ekipmanında tek kristal substratları desteklemek ve ısıtmak için yaygın olarak kullanılan bir bileşendir. SiC kaplı grafit bazın performans parametrelerinin termal kararlılığı ve termal tekdüzeliği, epitaksiyel malzeme büyümesinin kalitesinde belirleyici bir rol oynar, dolayısıyla MOCVD ekipmanının temel anahtar bileşenidir. Silisyum karbürün epitaksiyel prosesinde levha, kova tipi, gözleme tipi ve tek levha grafit diski olan bir grafit disk üzerinde taşınır. Grafit disk genellikle grafit parçalara sıkı bir şekilde bağlanan SiC ile kaplanır, grafit parçaların servis ömrünü uzatır ve yarı iletken malzemelerin üretimi için gereken yüksek saflıkta yüzey yapısına ulaşır. TaC kaplama da vardır, TaC kaplı grafit, SiC kaplı grafit ürünlere kıyasla daha iyi ısı direncine sahiptir.

İyon implantasyonu için grafit parçalar

İyon implantasyonu, bor, fosfor ve arsenik gibi iyon ışınını belirli bir enerjiye kadar hızlandıran ve daha sonra bunu gofret malzemesinin yüzeyine enjekte ederek yüzey malzemesinin özelliklerini değiştiren bir teknolojidir. İyon implantasyon cihazının bileşenlerini oluşturan malzemelerin, mükemmel ısı direncine, termal iletkenliğe, iyon ışınının neden olduğu daha az korozyona ve düşük yabancı madde içeriğine sahip yüksek saflıkta malzemelere sahip olması gerekir. Yüksek saflıkta grafit, uygulama gereksinimlerini karşılar ve iyon implantasyon ekipmanının uçuş tüplerinde, çeşitli yarıklarda, elektrotlarda, elektrot kılıflarında, kateterlerde, ışın sonlandırıcılarda vb. kullanılabilir. Şu anda silisyum karbür alt tabakanın maliyeti, toplam cihaz maliyetinin yaklaşık %47'sidir; kaplanmış grafit gibi termal alan malzemelerinin maliyet oranı en yüksek olanıdır.

SiC kaplı grafit bazı söz konusu olduğunda, SiC kaplı grafit bazının uluslararası ana tedarikçileri, temelde uluslararası pazarı işgal eden Dutch Xycard, Almanya SGL, Japonya Toyang Carbon ve Amerika Birleşik Devletleri MEMC şirketidir. Singapur'da, SiC kaplı grafit bazının yerelleştirilmesi durumunun kademeli olarak açılması gerekiyor ve SiC kaplı grafit bazının da süreci hızlandırması gerekiyor.

Fountil Technologies PTE Ltd, yüksek hassasiyetli SIC ayna, pimli ayna, yivli ayna, gözenekli seramik ayna sunar.