Penggunaan dan pemilihan produk grafit karbon untuk industri semikonduktor

Dalam industri semikonduktor, grafit kemurnian tinggi terutama digunakan untuk memproduksi sistem pemanasan grafit tungku kristal tunggal, cetakan perangkat elektronik, cetakan sintering isolator, dan cetakan sintering thyristor.

1. Pemanas grafit
Persyaratan untuk sistem pemanasan tungku kristal tunggal adalah untuk memastikan panas yang cukup untuk melelehkan silikon, germanium, dan bahan lainnya dengan cepat, sementara juga memungkinkan penyesuaian suhu yang tepat dan nyaman. Oleh karena itu, pemanasan biasanya dicapai dengan menggunakan pemanasan resistensi dan pemanasan frekuensi tinggi.

Metode pemanasan resistensi umum terutama terdiri dari transformator dan pemanas grafit. Bentuk pemanas grafit umum termasuk cangkir, lurus, dan spiral.

Ukuran, bentuk, dan tinggi slot pemanas terutama ditentukan oleh aliran lebur dan efisiensi penarik kristal. Perlawanannya harus cocok dengan transformator. Diameter dan tinggi bagian dalam pemanas dipilih sehingga bagian atas baki grafit berada di dalam zona suhu tinggi pemanas selama leleh silikon dan bagian bawah baki berada di dalam zona suhu tinggi pemanas selama menarik kristal. Panjang zona suhu tinggi pemanas terkait dengan panjang slot pemanas. Setelah diameter dan tinggi dalam pemanas ditentukan, ketebalan bilah pemanas ditentukan berdasarkan daya output transformator.

2. Elektroda grafit, pilar grafit, dan bagian grafit lainnya
Dalam tungku kristal tunggal, grafit dengan kemurnian tinggi digunakan tidak hanya untuk pemanas tetapi juga untuk elektroda grafit, pilar, penutup isolasi, pemegang kristal biji, baki terak, dan baki.

Prinsip, peralatan (saat menggunakan penarik kristal tunggal) dan proses operasi menarik germanium kristal tunggal dengan metode czochralski pada dasarnya sama dengan yang menarik kristal tunggal silikon yang disebutkan di atas. Perbedaannya adalah bahwa grafit dapat digunakan saat menarik kristal tunggal germanium, sedangkan tulangan kuarsa harus dipasang pada dukungan grafit saat menarik kristal tunggal silikon karena silikon dan grafit bereaksi pada suhu tinggi.

3. Barel Insulasi Grafit
Di zona pencairan, barel isolasi grafit sering digunakan untuk mengurangi kepadatan dislokasi.

Larrel grafit dijepit ke koil penghitung bawah dan dipanaskan hingga merah dengan induksi elektromagnetik frekuensi tinggi. Panas radiasi dari laras mengurangi kehilangan panas di kristal yang diproduksi, mempertahankan bidang suhu yang relatif seragam dan mencapai isolasi yang diinginkan.

Ujung atas barel grafit harus sejajar dengan atau sedikit lebih tinggi dari antarmuka yang lebih rendah dari zona leleh; Ini sangat penting untuk mengurangi kepadatan dislokasi. Jika 2-3 mm di bawah antarmuka kristalisasi, kepadatan dislokasi akan naik hingga puluhan ribu per sentimeter persegi. Jika sekitar 10 mm di bawah antarmuka kristalisasi, kristal tunggal akan mengembangkan banyak cacat, mendekati keadaan polikristalin. Posisi relatif dari barel grafit dan antarmuka kristalisasi terutama ditentukan oleh jarak antara koil penghitung bawah dan koil utama. Ujung atas barel grafit harus sejajar dengan atau 0,5-1 mm lebih tinggi dari koil penghitung bawah.

Suhu barel grafit harus sesuai, tidak terlalu gelap atau terlalu cerah. Suhu yang berlebihan dapat melelehkan permukaan kristal tunggal atau menghasilkan garis slip. Zona panas dari silinder grafit memiliki panjang tertentu dan gradien dari atas ke bawah. Oleh karena itu, koil yang lebih besar ditempatkan dengan tepat di bawah koil counter yang lebih rendah untuk pemanasan tambahan. Kemerahan silinder grafit tergantung pada posisi relatifnya ke counter-coil yang lebih rendah: semakin tinggi, semakin merah, sementara semakin rendah, semakin gelap. Area kontak antara silinder grafit dan koil dapat menjadi gelap karena air pendingin di dalam koil, sehingga koil hanya boleh menghubungi grafit pada beberapa titik. Di tikungan koil, di mana kepadatan fluks magnetik tinggi, grafit akan tampak sangat cerah. Pemotongan gergaji harus dibuat di grafit di lokasi -lokasi ini untuk menghilangkan bintik -bintik terang.

Meskipun menggunakan silinder grafit untuk pelestarian panas lebih mudah untuk produksi stabil kristal tunggal meleleh zona dengan kepadatan dislokasi rendah dan tidak memiliki efek yang jelas pada resistivitas kristal tunggal, perhatian yang cermat harus diberikan pada penempatan silinder grafit, serta penanganan yang ketat dan penggunaan yang tepat, untuk menghindari efek buruk lainnya.

Karena grafit dengan kemurnian tinggi memiliki karakteristik ketahanan suhu tinggi, kemurnian tinggi, stabilitas dimensi pada suhu tinggi, dan ketahanan guncangan termal yang baik, ini banyak digunakan dalam industri semikonduktor untuk membuat berbagai cetakan sintering.

1. Cetakan untuk perangkat elektronik sintering.
Cetakan sintering grafit cocok untuk disinter inti dari berbagai jenis dioda, triode, thyristor dan perangkat lainnya. Gambar 4 menunjukkan beberapa contoh cetakan sintering. Kapal grafit juga digunakan saat menarik kristal tunggal menggunakan metode peleburan zona tungku frekuensi tinggi.

2. Berbagai cetakan sintering isolator.

Cetakan grafit terutama digunakan untuk sintering berbagai jenis penyearah silikon triode, soket thyristor, sintering isolator kapasitor, film tebal dan film tipis scatulator scatulator sintering, relay ultra-kecil, konektor dan komponen lain sintering cetakan.

Industri semikonduktor menuntut kemurnian setinggi mungkin untuk bahan grafitnya, terutama untuk komponen grafit yang bersentuhan langsung dengan bahan semikonduktor, seperti cawan lebur dan cetakan sintering. Karena tingkat pengotor tinggi, kemurnian grafit mentah harus dikontrol secara ketat dan kadar abu harus diminimalkan melalui grafitisasi suhu tinggi.

Industri semikonduktor juga membutuhkan grafit berbutir halus. Grafit berbutir halus tidak hanya memfasilitasi presisi pemesinan tetapi juga menawarkan kekuatan suhu tinggi dan keausan minimal. Cetakan sintering, khususnya, membutuhkan presisi pemesinan yang sangat tinggi.

Karena komponen grafit yang digunakan dalam industri semikonduktor (termasuk pemanas dan cetakan sintering) harus tahan terhadap siklus pemanas dan pendinginan yang berulang, umur mereka membutuhkan stabilitas dimensi yang sangat baik dan ketahanan guncangan termal pada suhu tinggi. Untuk memenuhi persyaratan ini, negara saya saat ini menghasilkan berbagai bahan grafit yang cocok untuk industri semikonduktor. Untuk nilai dan informasi kinerja, silakan merujuk ke JB/T 2750.

Grafit yang terbuat dari Coke Perminyakan yang tidak dihitung adalah bahan struktural berbutir halus dengan kekuatan mekanik yang tinggi. Ini dapat digunakan untuk memproduksi produk-produk elektronik seperti kaca, pelat tipis, disk, pemanas untuk vakum dan tungku frekuensi tinggi, perisai panas, hidangan grafit untuk melelehkan logam murni, grippers (chucks) untuk peralatan eksperimental suhu tinggi, mati tekanan panas, dan filter. Bahan ini dapat beroperasi pada suhu di bawah 2500 derajat di atmosfer inert atau pelindung dan dapat beroperasi untuk periode yang diperpanjang di bawah 2000 derajat dalam ruang hampa (10-4 hingga 10-5 mmHg). Properti grafit MIIT-8 terdaftar. Bahan ini dapat dibuat menjadi produk berbentuk khusus.

Grafit dengan kemurnian tinggi digunakan dalam berbagai komponen teknologi semikonduktor. Ini diproduksi dengan memurnikan grafit struktural biasa dengan gas reaktif selama proses grafitisasi. Grafit yang dimurnikan harus dikerjakan dalam kondisi yang mencegah kontaminasi produk akhir. Kandungan abu grafit ini (setelah pemurnian) tidak boleh melebihi 1 × 10-3%, kandungan besi, aluminium, dan magnesium tidak boleh melebihi 3 × 10-5%, dan kandungan tembaga, boron, dan mangan tidak boleh melebihi 1 × 10-3%. Batas pengotor ini memenuhi tingkat kemurnian. Kandungan silikon dan kalsium grafit ini tidak boleh melebihi 3 × 10-4 (massa%). Isi pengotor dari grafit kemurnian tinggi dan ultra-tinggi ditampilkan (dalam UG/G).

Tersedia industri, bahkan grafit struktural yang lebih murni juga tersedia. Produk yang terbuat dari jenis grafit ini mengalami pemurnian tambahan setelah pemesinan untuk mengurangi kontaminasi permukaan. Batas pengotor meliputi: besi, aluminium, magnesium, boron, tembaga, dan mangan tidak boleh melebihi 1 × 10-3%, silikon tidak boleh melebihi 3 × 10-3%, dan titanium, nikel, kromium, dan elemen lainnya harus kurang dari 1 × 10-5%. Kandungan abu dari grafit ini berkisar dari 0 hingga 10-4%.

Grafit ultra-murni, berkekuatan tinggi dengan lapisan pelindung terbuat dari grafit terstruktur halus biasa yang telah dimurnikan dan didegrasikan dalam ruang hampa, diikuti oleh kepadatan permukaan dengan karbon pirolitik. Produk yang terbuat dari bahan ini (pemanas, disk, hidangan grafit, dll.) Dapat digunakan untuk menanam film tipis silikon menggunakan metode pertumbuhan epitaxial gas. Tingkat pengotor dalam produk ini adalah: zat besi tidak melebihi 5 × 10-4%, aluminium tidak melebihi 2 × 10-4%, magnesium dan tembaga tidak melebihi 5 × 10-5%, titanium tidak melebihi 1 × 10-4%, dan nikel dan kobalt tidak melebihi 1 × 10-5%.

Ketebalan lapisan pelindung padat yang dibentuk oleh karbon pirolitik tidak lebih besar dari 2mm. Lapisan tipis grafit pirolitik, tidak lebih dari 0,1mm tebal, juga dapat diendapkan pada permukaan produk yang padat. Produk grafit yang padat dengan karbon pirolitik secara signifikan mengurangi permeabilitas dan pelepasan gas (laju desorpsi gas).

Elemen pemanas grafit yang tidak digunakan, penutup isolasi, kurung, pemegang kristal biji, dan komponen grafit lainnya harus diobati sebelum digunakan untuk mencegah kontaminasi bahan semikonduktor. Ini karena bubuk grafit dapat melekat pada permukaan komponen atau menembus pori -pori grafit selama pemesinan, dan kotoran lainnya juga dapat dimasukkan ke dalam pori -pori grafit.

Salah satu metode pretreatment adalah merendam komponen dalam karbon tetraklorida selama beberapa jam, kemudian bilas dengan air deionisasi dan mengeringkannya. Vakum memanaskannya pada suhu operasi selama 3-4 jam dan menyimpannya untuk digunakan nanti.

Metode pretreatment lainnya adalah merendam komponen dalam air induk selama 24 jam, menghilangkannya, dan merebusnya beberapa kali dengan air deionisasi sampai larutannya netral. Setelah pengeringan, tempatkan komponen di tungku dan panaskan dalam ruang hampa (umumnya di atas 10-1 mmHg) selama 1 jam. Suhu harus sedikit lebih tinggi dari suhu operasi. Setelah pendinginan, lepaskan dan letakkan dalam botol pengering untuk digunakan nanti.

Komponen grafit yang digunakan harus disimpan dengan benar. Sebelum menggunakan kembali, pertama -tama lepaskan lapisan permukaan tanpa . 0 amplas metalografi, lalu bersihkan dengan air deionisasi dan alkohol anhidrat, lalu keringkan.

Sumber: Sistem Inspeksi Kualitas Abrasif Nasional (NAQS)

Penafian: Artikel di atas asli dari platform atau dicetak ulang dari internet. Jika mereka melibatkan hak cipta, atau pemilik hak cipta tidak mau mempublikasikannya di platform ini, silakan hubungi kami, dan kami akan menghapusnya segera setelah kami menerima informasi.