Than chì có độ tinh khiết cao - vật liệu tiêu hao quan trọng trong lĩnh vực bán dẫn thế hệ thứ ba

Với việc sản xuất hàng loạt dần dần các chất nền SiC dẫn điện, các yêu cầu cao hơn được đặt ra cho độ ổn định và khả năng lặp lại của quy trình. Trong giai đoạn sau, chúng ta phải đối mặt với thách thức “phát triển nhanh, phát triển dày và phát triển”, ngoài việc cải tiến về lý thuyết và kỹ thuật, chúng ta còn cần những vật liệu trường nhiệt tiên tiến hơn làm hỗ trợ. Than chì có độ tinh khiết cao có khả năng chịu nhiệt độ cao, dẫn điện tốt và ổn định hóa học, và đã trở thành vật liệu chính trong lĩnh vực bán dẫn.

Than chì có độ tinh khiết cao hỗ trợ lĩnh vực này

Hiện nay, sự phát triển đơn tinh thể cacbua silic thương mại chính thống đang sử dụng phương pháp PVT. Phương pháp này sử dụng cuộn dây cảm ứng để làm nóng, và bộ phận làm nóng than chì mật độ cao sẽ được làm nóng dưới tác dụng của dòng điện xoáy. Bột silicon cacbua (SiC) được đổ đầy vào đáy của nồi nấu kim loại, tinh thể hạt cacbua silic (SiC) được liên kết bên trong vỏ nồi nấu bằng than chì có khoảng cách nhất định với bề mặt nguyên liệu thô, sau đó dùng nồi nấu bằng than chì như một toàn bộ được đặt trong thân gia nhiệt bằng than chì và nguyên liệu thô là cacbua silic (SiC) được đặt ở vùng nhiệt độ cao bằng cách điều chỉnh nhiệt độ của nỉ than chì bên ngoài. Tinh thể hạt silicon cacbua (SiC) tương ứng ở vùng nhiệt độ thấp.

Trong quá trình này, khu vực bao gồm nồi nấu kim loại và vật liệu cách nhiệt xung quanh là khu vực quan trọng nhất cho sự phát triển của các tinh thể đơn SiC, được gọi là khu vực trường nóng. Hiện tại, lò tăng trưởng tinh thể đơn SiC quốc tế áp dụng công nghệ gia nhiệt tần số trung gian, đặc điểm là buồng tăng trưởng tinh thể có thể đạt nhiệt độ rất cao (lên tới 3000 ° C), trong kịch bản nhiệt độ cao này, than chì và các sản phẩm liên quan có thể chịu được nhiệt độ cao như vậy và nó không phản ứng với SiC thăng hoa ở nhiệt độ cao như vậy. Do đó, vật liệu nấu kim loại và vật liệu cách nhiệt dùng để nuôi SiC đòi hỏi phải sử dụng vật liệu than chì và cacbon có độ tinh khiết cao. Độ tinh khiết cao là yêu cầu chính của than chì bán dẫn, đặc biệt là trong quá trình phát triển tinh thể, tạp chất trong than chì là yếu tố chính quyết định chất lượng tinh thể, hàm lượng tạp chất phải được giữ dưới 5 phần triệu.

Khuyết tật của than chì xốp

Sự phát triển của tinh thể SiC rất khó khăn, chu kỳ nghiên cứu và phát triển dài, chi phí nghiên cứu và phát triển cao, làm thế nào để giảm chi phí nghiên cứu và phát triển, đẩy nhanh tiến độ nghiên cứu và phát triển, nâng cao chất lượng tinh thể đã trở thành một vấn đề cho sự phát triển của ngành. Trong những năm gần đây, sự ra đời của than chì xốp (PG) đã cải thiện hiệu quả chất lượng phát triển tinh thể và việc bổ sung các tấm than chì xốp trong lò tăng trưởng tinh thể SiC là một trong những điểm nóng của nghiên cứu công nghiệp.

(Một)Lò pha lê dài truyền thống,(b)Lò tinh thể dài của tấm than chì xốp

Đại học Dongui của Hàn Quốc đã đề cập trong bài luận rằng bằng cách chèn một tấm than chì xốp phía trên bột SiC, sẽ đạt được sự truyền khối diện tích tinh thể tốt, điều này có thể cải thiện nhiều vấn đề kỹ thuật tồn tại trong lò nung tinh thể dài truyền thống. Nghiên cứu cho thấy việc ứng dụng PG giúp giảm số lượng vi ống và các khuyết tật khác. Ngoài ra, than chì xốp cũng là một trong những công nghệ cốt lõi giải quyết chiều dài và độ dày của tinh thể SiC, vì nó có thể cân bằng các thành phần pha khí, cách ly. của tạp chất vi lượng, điều chỉnh nhiệt độ cục bộ, giảm bao bì carbon và các hạt vật lý khác, với tiền đề đáp ứng sự sẵn có của tinh thể, độ dày tinh thể có thể tăng lên đáng kể.

Gcơ sở raphite 

Đế than chì là thành phần thường được sử dụng để hỗ trợ và làm nóng các chất nền đơn tinh thể trong thiết bị lắng đọng hơi hóa học hữu cơ kim loại (MOCVD). Độ ổn định nhiệt, tính đồng nhất nhiệt của các thông số hiệu suất của đế than chì phủ SiC đóng vai trò quyết định đến chất lượng tăng trưởng của vật liệu epiticular, vì vậy nó là thành phần cốt lõi của thiết bị MOCVD. Trong quy trình epiticular của cacbua silic, tấm bán dẫn được đặt trên một đĩa than chì, có loại xô, loại bánh kếp và một đĩa than chì wafer đơn. Đĩa than chì thường được phủ SiC, liên kết chặt chẽ với các bộ phận than chì, kéo dài tuổi thọ của các bộ phận than chì và đạt được cấu trúc bề mặt có độ tinh khiết cao cần thiết để sản xuất vật liệu bán dẫn. Ngoài ra còn có lớp phủ TaC, than chì phủ TaC so với sản phẩm than chì phủ SiC, có khả năng chịu nhiệt tốt hơn.

Các bộ phận than chì để cấy ion

Cấy ion là công nghệ đẩy nhanh các chùm ion như boron, phốt pho và asen đến một mức năng lượng nhất định, sau đó bơm vào bề mặt vật liệu wafer để thay đổi tính chất của vật liệu bề mặt. Vật liệu cấu thành nên các thành phần của thiết bị cấy ion yêu cầu phải là vật liệu có độ tinh khiết cao, có khả năng chịu nhiệt, dẫn nhiệt tốt, ít bị ăn mòn do tia ion và hàm lượng tạp chất thấp. Than chì có độ tinh khiết cao đáp ứng các yêu cầu ứng dụng và có thể được sử dụng trong các ống bay của thiết bị cấy ion, các khe, điện cực, vỏ điện cực, ống thông, đầu cuối chùm tia..... vv. Hiện tại, giá thành của chất nền cacbua silic chiếm khoảng 47% tổng giá thành thiết bị, trong đó tỷ lệ chi phí của vật liệu trường nhiệt như than chì phủ là cao nhất.

Đối với nền than chì phủ SiC, các nhà cung cấp chính quốc tế về nền than chì phủ SiC là Xycard của Hà Lan, SGL của Đức, Toyang Carbon của Nhật Bản, tập đoàn MEMC của Hoa Kỳ, về cơ bản chiếm lĩnh thị trường quốc tế. Ở Singapore, cần dần dần mở ra tình hình nội địa hóa nền than chì phủ SiC, và ngành công nghiệp nền than chì phủ SiC cần đẩy nhanh quá trình này.

Fountyl Technologies PTE Ltd cung cấp mâm cặp SIC, mâm cặp chốt, mâm cặp có rãnh, mâm cặp gốm xốp có độ chính xác cao.