Grafito valymo SiC puslaidininkyje technologija

Grafito taikymas SiC puslaidininkiuose ir grynumo svarba

Grafitasyra gyvybiškai svarbus gaminant silicio karbido (SiC) puslaidininkius, žinomus dėl savo išskirtinių šiluminių ir elektrinių savybių. Dėl to SiC idealiai tinka didelės galios, aukštos temperatūros ir aukšto dažnio programoms. SiC puslaidininkių gamyboje,grafitasdažniausiai naudojamastigliai, šildytuvai ir kiti aukštos temperatūros apdorojimo komponentaidėl puikaus šilumos laidumo, cheminio stabilumo ir atsparumo šiluminiam smūgiui. Tačiau grafito efektyvumas šiuose vaidmenyse labai priklauso nuo jo grynumo. Grafito priemaišos gali sukelti nepageidaujamų SiC kristalų defektų, pabloginti puslaidininkinių įtaisų veikimą ir sumažinti bendrą gamybos proceso išeigą. Didėjant SiC puslaidininkių paklausai tokiose pramonės šakose kaip elektrinės transporto priemonės, atsinaujinanti energija ir telekomunikacijos, itin gryno grafito poreikis tapo dar svarbesnis. Didelio grynumo grafitas užtikrina, kad būtų laikomasi griežtų SiC puslaidininkių kokybės reikalavimų, todėl gamintojai gali gaminti aukščiausios kokybės ir patikimumo įrenginius. Todėl pažangių valymo metodų kūrimas, kad būtų pasiektas itin didelis grynumasgrafitasyra būtinas palaikant naujos kartos SiC puslaidininkių technologijas.

Fizikinis ir cheminis valymas

Nuolat tobulėjanti valymo technologija ir sparti trečios kartos puslaidininkių technologijos plėtra paskatino naujo grafito valymo metodo, žinomo kaip fizikinis ir cheminis valymas, atsiradimą. Šis metodas apima įdėjimągrafito gaminiaivakuuminėje krosnyje šildymui. Padidinus vakuumą krosnyje, grafito gaminiuose esančios priemaišos išgaruos, kai pasieks sočiųjų garų slėgį. Be to, halogeninės dujos naudojamos grafito priemaišose esantiems aukštos lydymosi ir virimo temperatūros oksidams paversti žemos lydymosi ir virimo temperatūros halogenidais, kad būtų pasiektas norimas valymo efektas.

Aukšto grynumo grafito gaminiaitrečios kartos puslaidininkinis silicio karbidas paprastai valomas fiziniais ir cheminiais metodais, o grynumo reikalavimas yra ≥99,9995 %. Be grynumo, taikomi specialūs reikalavimai tam tikrų priemaišų elementų kiekiui, pvz., B priemaišų kiekis ≤0,05 × 10^-6 ir Al priemaišų kiekis ≤0,05 × 10^-6.

Padidinus krosnies temperatūrą ir vakuumo lygį, kai kurios grafito gaminiuose esančios priemaišos automatiškai išgaruoja, taip pasiekiamas priemaišų pašalinimas. Priemaišų elementams, kuriems pašalinti reikia aukštesnės temperatūros, naudojamos halogeninės dujos, kad jos būtų paverstos halogenidais, kurių lydymosi ir virimo temperatūra žemesnė. Derinant šiuos metodus, efektyviai pašalinamos grafito priemaišos.

Pavyzdžiui, chloro dujos iš halogenų grupės įvedamos gryninimo proceso metu, kad grafito priemaišose esantys oksidai paverstų chloridais. Dėl žymiai žemesnių chloridų lydymosi ir virimo taškų, palyginti su jų oksidais, grafito priemaišas galima pašalinti nereikalaujant labai aukštų temperatūrų.

Valymo procesas

Prieš gryninant didelio grynumo grafito gaminius, naudojamus trečiosios kartos SiC puslaidininkiuose, būtina nustatyti atitinkamą proceso planą, pagrįstą pageidaujamu galutiniu grynumu, specifinių priemaišų lygiais ir pradiniu grafito produktų grynumu. Procesas turi būti sutelktas į atrankinį svarbiausių elementų, tokių kaip boras (B) ir aliuminis (Al), pašalinimą. Valymo planas suformuluojamas įvertinus pradinį ir tikslinį grynumo lygį bei reikalavimus konkretiems elementams. Tam reikia pasirinkti optimalų ir ekonomiškiausią valymo procesą, kuris apima halogeninių dujų, krosnies slėgio ir proceso temperatūros parametrų nustatymą. Tada šie proceso duomenys įvedami į valymo įrangą procedūrai atlikti. Po valymo atliekami trečiosios šalies bandymai, siekiant patikrinti atitiktį reikalaujamiems standartams, o kvalifikuoti produktai pristatomi galutiniam vartotojui.