การใช้และการเลือกผลิตภัณฑ์คาร์บอนกราไฟท์สำหรับอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์

ในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์กราไฟท์ที่มีความบริสุทธิ์สูงส่วนใหญ่จะใช้ในการผลิตระบบทำความร้อนกราไฟท์เตาเผาเดี่ยว, แม่พิมพ์อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์, แม่พิมพ์ฉนวนกันความร้อนและแม่พิมพ์ซิริสเตอร์

1. เครื่องทำความร้อนกราไฟท์
ข้อกำหนดสำหรับระบบทำความร้อนเตาเผาเดี่ยวเพื่อให้แน่ใจว่ามีความร้อนเพียงพอที่จะละลายซิลิกอน, เจอร์เมเนียมและวัสดุอื่น ๆ อย่างรวดเร็วในขณะที่ยังช่วยให้การปรับอุณหภูมิที่แม่นยำและสะดวกสบาย ดังนั้นโดยทั่วไปแล้วการให้ความร้อนจึงทำได้โดยใช้ความร้อนด้วยความร้อนและความร้อนความถี่สูง

วิธีการทำความร้อนความต้านทานทั่วไปส่วนใหญ่ประกอบด้วยหม้อแปลงและเครื่องทำความร้อนกราไฟท์ รูปทรงฮีตเตอร์กราไฟท์ทั่วไปรวมถึงถ้วยตรงและเกลียว

ขนาดรูปร่างและความสูงของฮีตเตอร์จะถูกกำหนดโดยการไหลเวียนและประสิทธิภาพการดึงคริสตัลเป็นหลัก ความต้านทานของมันจะต้องตรงกับหม้อแปลง เส้นผ่านศูนย์กลางและความสูงภายในของเครื่องทำความร้อนถูกเลือกเพื่อให้ส่วนบนของถาดกราไฟท์อยู่ในเขตอุณหภูมิสูงของฮีตเตอร์ในระหว่างการละลายของซิลิคอนและด้านล่างของถาดอยู่ในเขตอุณหภูมิสูงของฮีตเตอร์ในระหว่างการดึงคริสตัล ความยาวของโซนอุณหภูมิสูงของฮีตเตอร์นั้นเกี่ยวข้องกับความยาวของสล็อตฮีตเตอร์ เมื่อกำหนดเส้นผ่านศูนย์กลางและความสูงภายในของฮีตเตอร์แล้วความหนาของใบมีดเครื่องทำความร้อนจะถูกกำหนดตามกำลังเอาต์พุตของหม้อแปลง

2. ขั้วไฟฟ้ากราไฟท์เสากราไฟท์และชิ้นส่วนกราไฟท์อื่น ๆ
ในเตาเผาผลึกเดี่ยวกราไฟท์ที่มีความบริสุทธิ์สูงไม่เพียง แต่ใช้สำหรับเครื่องทำความร้อนเท่านั้น แต่ยังรวมถึงอิเล็กโทรดกราไฟท์เสาหลักปกฉนวนที่ยึดผลึกเมล็ดถาดตะกรันและถาด

หลักการอุปกรณ์ (เมื่อใช้การดึงผลึกเดี่ยว) และกระบวนการทำงานของการดึงผลึกเดี่ยวเจอร์เมเนียมโดยวิธี Czochralski นั้นมักจะเหมือนกับการดึงผลึกเดี่ยวซิลิกอนที่กล่าวถึงข้างต้น ความแตกต่างคือกราไฟท์สามารถใช้เมื่อดึงผลึกเดี่ยวเจอร์เมเนียมในขณะที่การเสริมแรงควอตซ์จะต้องติดตั้งบนรองรับกราไฟท์เมื่อดึงผลึกซิลิกอนเดี่ยวเพราะซิลิกอนและกราไฟท์ทำปฏิกิริยาที่อุณหภูมิสูง

3. บาร์เรลฉนวนกราไฟท์
ในโซนหลอมละลายบาร์เรลฉนวนกราไฟท์มักใช้เพื่อลดความหนาแน่นของความคลาดเคลื่อน

บาร์เรลกราไฟท์ถูกยึดติดกับขดลวดเคาน์เตอร์ด้านล่างและร้อนเป็นสีแดงโดยการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่สูง ความร้อนที่เปล่งออกมาจากกระบอกสูบช่วยลดการสูญเสียความร้อนในผลึกที่ผลิตได้รักษาสนามอุณหภูมิที่ค่อนข้างสม่ำเสมอและบรรลุฉนวนที่ต้องการ

ปลายด้านบนของบาร์เรลกราไฟท์จะต้องอยู่ในระดับที่มีหรือสูงกว่าส่วนต่อประสานที่ต่ำกว่าของโซนหลอมละลายเล็กน้อย นี่เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการลดความหนาแน่นของความคลาดเคลื่อน หากอยู่ต่ำกว่าอินเตอร์เฟสการตกผลึก 2-3 มม. ความหนาแน่นของความคลาดเคลื่อนจะเพิ่มขึ้นเป็นหมื่นต่อตารางเซนติเมตร หากอยู่ด้านล่างของอินเทอร์เฟซการตกผลึกประมาณ 10 มม. ผลึกเดี่ยวจะพัฒนาข้อบกพร่องจำนวนมากใกล้เข้าสู่สถานะ polycrystalline ตำแหน่งสัมพัทธ์ของบาร์เรลกราไฟท์และอินเทอร์เฟซการตกผลึกส่วนใหญ่จะถูกกำหนดโดยระยะห่างระหว่างขดลวดเคาน์เตอร์ล่างและขดลวดหลัก ปลายด้านบนของบาร์เรลกราไฟท์จะต้องอยู่ในระดับที่มีหรือ 0.5-1 มม. สูงกว่าขดลวดเคาน์เตอร์ล่าง

อุณหภูมิของบาร์เรลกราไฟท์ควรเหมาะสมไม่มืดเกินไปหรือสว่างเกินไป อุณหภูมิที่มากเกินไปสามารถละลายพื้นผิวผลึกเดี่ยวหรือสร้างเส้นลื่น โซนร้อนของกระบอกสูบกราไฟท์มีความยาวและการไล่ระดับสีจากบนลงล่าง ดังนั้นขดลวดขนาดใหญ่จะถูกวางไว้ใต้คานเคาน์เตอร์ล่างอย่างเหมาะสมสำหรับการให้ความร้อนเสริม รอยแดงของกระบอกสูบกราไฟท์ขึ้นอยู่กับตำแหน่งสัมพัทธ์กับตัวตอบโต้ที่ต่ำกว่า: ยิ่งมีสีแดงสูงขึ้นในขณะที่ส่วนล่างของมันจะกลายเป็นสีเข้มขึ้น พื้นที่สัมผัสระหว่างกระบอกสูบกราไฟท์และขดลวดอาจมืดลงเนื่องจากน้ำหล่อเย็นภายในขดลวดดังนั้นขดลวดควรติดต่อกราไฟท์ที่จุดไม่กี่จุด ที่โค้งของขดลวดที่ความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็กสูงกราไฟท์จะปรากฏขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่ง เห็นการตัดควรทำในกราไฟท์ ณ สถานที่เหล่านี้เพื่อกำจัดจุดสว่าง

แม้ว่าการใช้กระบอกสูบกราไฟท์สำหรับการเก็บรักษาความร้อนนั้นสะดวกสำหรับการผลิตผลึกเดี่ยวที่หลอมรวมโซนที่มีความหนาแน่นต่ำและไม่มีผลต่อความต้านทานของผลึกเดี่ยว

เนื่องจากกราไฟท์ที่มีความบริสุทธิ์สูงมีลักษณะของความต้านทานอุณหภูมิสูงความบริสุทธิ์สูงความเสถียรของมิติที่อุณหภูมิสูงและความต้านทานต่อความร้อนที่ดีจึงถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์

1. แม่พิมพ์สำหรับการเผาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์
แม่พิมพ์การเผากราไฟท์เหมาะสำหรับการเผาแกนของไดโอดชนิดต่าง ๆ , ไตรโทน, ไทริสเตอร์และอุปกรณ์อื่น ๆ รูปที่ 4 แสดงตัวอย่างบางส่วนของการเผาแม่พิมพ์ นอกจากนี้ยังใช้เรือกราไฟท์เมื่อดึงผลึกเดี่ยวโดยใช้วิธีการหลอมละลายของเตาเผาความถี่สูง

2. แม่พิมพ์ที่มีฉนวนกันความร้อน

แม่พิมพ์กราไฟท์ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการเผาผลาญซิลิกอนแบบ triode ประเภทต่าง ๆ ซ็อกเก็ตไทริสเตอร์, การเผาฉนวนกัน้ต่อ, ฟิล์มหนาและฟิล์มบาง ๆ

อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ต้องการความบริสุทธิ์สูงสุดที่เป็นไปได้สำหรับวัสดุกราไฟท์โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับส่วนประกอบกราไฟท์ที่สัมผัสโดยตรงกับวัสดุเซมิคอนดักเตอร์เช่นไม้กางเขนและแม่พิมพ์เผา เนื่องจากระดับความบริสุทธิ์สูงความบริสุทธิ์ของกราไฟท์ดิบจะต้องถูกควบคุมอย่างเคร่งครัดและปริมาณเถ้าจะต้องลดลงผ่านกราฟการทำให้อุณหภูมิสูง

อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ยังต้องการกราไฟท์ที่มีเนื้อละเอียด กราไฟท์เนื้อละเอียดไม่เพียง แต่อำนวยความสะดวกในการตัดเฉือนที่แม่นยำ แต่ยังมีความแข็งแรงอุณหภูมิสูงและการสึกหรอน้อยที่สุด โดยเฉพาะอย่างยิ่งการเผาแม่พิมพ์ต้องการความแม่นยำในการตัดเฉือนที่สูงมาก

เนื่องจากส่วนประกอบของกราไฟท์ที่ใช้ในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ (รวมถึงเครื่องทำความร้อนและแม่พิมพ์เผา) ต้องทนต่อการทำความร้อนและวัฏจักรการระบายความร้อนซ้ำ ๆ อายุการใช้งานของพวกเขาต้องใช้ความเสถียรในมิติที่ดีเยี่ยมและความต้านทานการกระแทกด้วยความร้อนที่อุณหภูมิสูง เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดเหล่านี้ประเทศของฉันในปัจจุบันผลิตวัสดุกราไฟท์ที่เหมาะสมสำหรับอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ สำหรับข้อมูลเกรดและประสิทธิภาพโปรดดูที่ JB/T 2750

กราไฟท์ที่ทำจากโค้กปิโตรเลียมที่ไม่ได้คำนวณเป็นวัสดุโครงสร้างที่มีความแข็งแรงสูง มันสามารถใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์เช่นแก้วแผ่นบางแผ่นดิสก์เครื่องทำความร้อนสำหรับเครื่องดูดฝุ่นและเตาเผาความถี่สูงโล่ความร้อนอาหารกราไฟท์สำหรับละลายโลหะบริสุทธิ์กริปเปอร์ (Chucks) สำหรับอุปกรณ์ทดลองอุณหภูมิสูง วัสดุนี้สามารถทำงานที่อุณหภูมิต่ำกว่า 2,500 องศาในบรรยากาศที่เฉื่อยหรือป้องกันและสามารถทำงานเป็นระยะเวลานานกว่า 2,000 องศาในสุญญากาศ (10-4 ถึง 10-5 mmHg) คุณสมบัติของกราไฟท์ MIIT-8 อยู่ในรายการ วัสดุนี้สามารถทำเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีรูปร่างพิเศษ

กราไฟท์ที่มีความบริสุทธิ์สูงใช้ในส่วนประกอบต่าง ๆ ของเทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์ มันถูกผลิตโดยการชำระกราไฟท์โครงสร้างธรรมดาด้วยก๊าซปฏิกิริยาในระหว่างกระบวนการทำกราฟ กราไฟท์ที่บริสุทธิ์จะต้องมีการกลึงภายใต้เงื่อนไขที่ป้องกันการปนเปื้อนของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย เนื้อหาเถ้าของกราไฟท์นี้ (หลังการทำให้บริสุทธิ์) ไม่ควรเกิน 1 × 10-3%, ธาตุเหล็ก, อลูมิเนียมและแมกนีเซียมไม่ควรเกิน 3 × 10-5%และเนื้อหาทองแดงโบรอนและแมงกานีสไม่ควรเกิน 1 × 10-3% ข้อ จำกัด ของสิ่งเจือปนเหล่านี้ตรงตามเกรดความบริสุทธิ์ เนื้อหาซิลิกอนและแคลเซียมของกราไฟท์นี้ไม่ควรเกิน 3 × 10-4 (มวล%) เนื้อหาของสิ่งเจือปนที่มีความบริสุทธิ์สูงและกราไฟท์ที่มีความบริสุทธิ์สูงเป็นพิเศษจะแสดง (ใน UG/G)

นอกจากนี้ยังมีให้บริการทางอุตสาหกรรมแม้จะมีกราไฟท์โครงสร้างที่บริสุทธิ์กว่า ผลิตภัณฑ์ที่ทำจากกราไฟท์ประเภทนี้ได้รับการทำให้บริสุทธิ์เพิ่มเติมหลังจากการตัดเฉือนเพื่อลดการปนเปื้อนของพื้นผิว ขีด จำกัด ของสิ่งเจือปนรวมถึง: เหล็ก, อลูมิเนียม, แมกนีเซียม, โบรอน, ทองแดงและแมงกานีสต้องไม่เกิน 1 × 10-3%, ซิลิคอนต้องไม่เกิน 3 × 10-3%และไทเทเนียมนิกเกิลโครเมียมและองค์ประกอบอื่น ๆ จะต้องน้อยกว่า 1 × 10-5% เนื้อหาเถ้าของกราไฟท์เหล่านี้มีตั้งแต่ 0 ถึง 10-4%

กราไฟท์ที่มีความแข็งแรงสูงเป็นพิเศษพร้อมชั้นป้องกันทำจากกราไฟท์โครงสร้างธรรมดาที่ได้รับการทำให้บริสุทธิ์และ degassed ในสุญญากาศตามด้วยความหนาแน่นของพื้นผิวด้วยคาร์บอนไพโรไลติก ผลิตภัณฑ์ที่ทำจากวัสดุนี้ (เครื่องทำความร้อน, ดิสก์, จานกราไฟท์ ฯลฯ ) สามารถใช้ในการปลูกฟิล์มบางซิลิคอนโดยใช้วิธีการเจริญเติบโตของก๊าซ epitaxial ระดับความบริสุทธิ์ภายในผลิตภัณฑ์เหล่านี้คือ: เหล็กไม่เกิน 5 × 10-4%, อลูมิเนียมไม่เกิน 2 × 10-4%, แมกนีเซียมและทองแดงไม่เกิน 5 × 10-5%, ไทเทเนียมไม่เกิน 1 × 10-4%และนิกเกิลและโคบอลต์ไม่เกิน 1 × 10-5%

ความหนาของชั้นป้องกันที่หนาแน่นที่เกิดขึ้นจากคาร์บอนไพโรไลติกไม่เกิน 2 มม. ชั้นบาง ๆ ของกราไฟท์ไพโรไลติกไม่เกิน 0.1 มม. สามารถสะสมบนพื้นผิวของผลิตภัณฑ์ที่หนาแน่น ผลิตภัณฑ์กราไฟท์ที่หนาแน่นด้วยคาร์บอนไพโรไลติกลดการซึมผ่านและการปล่อยก๊าซ (อัตราการดูดก๊าซ) อย่างมีนัยสำคัญ

องค์ประกอบความร้อนกราไฟท์ที่ไม่ได้ใช้, แผ่นฉนวน, วงเล็บ, ผู้ถือคริสตัลเมล็ดและส่วนประกอบกราไฟท์อื่น ๆ จะต้องได้รับการปรับแต่งก่อนใช้เพื่อป้องกันการปนเปื้อนของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ นี่เป็นเพราะผงกราไฟท์อาจยึดติดกับพื้นผิวของส่วนประกอบหรือเจาะรูขุมขนของกราไฟท์ในระหว่างการตัดเฉือนและสิ่งสกปรกอื่น ๆ อาจถูกนำเข้าสู่รูขุมขนกราไฟท์

วิธีการปรับสภาพอย่างหนึ่งคือการแช่ส่วนประกอบในคาร์บอนเตตระคลอไรด์เป็นเวลาหลายชั่วโมงจากนั้นล้างออกด้วยน้ำปราศจากไอออนและทำให้แห้ง ดูดความร้อนด้วยอุณหภูมิการทำงานเป็นเวลา 3-4 ชั่วโมงและเก็บไว้เพื่อใช้ในภายหลัง

วิธีการปรับสภาพอีกวิธีหนึ่งคือการแช่ส่วนประกอบในน้ำไฟเป็นเวลา 24 ชั่วโมงนำออกแล้วต้มพวกเขาหลายครั้งด้วยน้ำที่ปราศจากไอออนจนกว่าสารละลายจะเป็นกลาง หลังจากการอบแห้งวางส่วนประกอบในเตาเผาและให้ความร้อนในสุญญากาศ (โดยทั่วไปสูงกว่า 10-1 mmHg) เป็นเวลา 1 ชั่วโมง อุณหภูมิควรสูงกว่าอุณหภูมิการทำงานเล็กน้อย หลังจากทำความเย็นแล้วให้ถอดออกแล้ววางไว้ในขวดสารดูดความชื้นเพื่อใช้ในภายหลัง

ส่วนประกอบกราไฟท์ที่ใช้ต้องเก็บไว้อย่างถูกต้อง ก่อนที่จะนำกลับมาใช้ใหม่ก่อนอื่นให้ถอดชั้นพื้นผิวโดยไม่มีกระดาษทราย metallographic . 0 จากนั้นทำความสะอาดด้วยน้ำปราศจากไอออนและแอลกอฮอล์ที่ปราศจากน้ำแล้วแห้ง

ที่มา: ระบบตรวจสอบคุณภาพการขัดของชาติ (NAQS)

คำเตือน: บทความข้างต้นเป็นต้นฉบับจากแพลตฟอร์มหรือพิมพ์ซ้ำจากอินเทอร์เน็ต หากพวกเขาเกี่ยวข้องกับลิขสิทธิ์หรือเจ้าของลิขสิทธิ์ไม่เต็มใจที่จะเผยแพร่บนแพลตฟอร์มนี้โปรดติดต่อเราและเราจะลบพวกเขาทันทีที่เราได้รับข้อมูล