Upotreba i odabir proizvoda od ugljika grafita za industriju poluvodiča

U industriji poluvodiča grafit visoke čistoće prvenstveno se koristi za proizvodnju jednokristalnih grafitnih sustava za grijanje peći, kalupe za elektroničke uređaje, kalupe za sinteriranje izolatora i kalupe za sinteru tiristora.

1. Grafitni grijači
Zahtjevi za jednokristalne sustave grijanja peći su da osiguraju dovoljno topline za brzo otopljenje silicija, germanija i drugih materijala, a istovremeno omogućava precizno i prikladno podešavanje temperature. Stoga se zagrijavanje obično postiže korištenjem zagrijavanja otpora i grijanja visokofrekventnog.

Uobičajene metode grijanja otpornosti prvenstveno se sastoje od transformatora i grafitnog grijača. Uobičajeni grafitni oblici grijača uključuju šalicu, ravnu i spiralnu.

Veličina grijača, oblik i visina utora prvenstveno su određeni protokom taline i učinkovitošću povlačenja kristala. Njegov otpor mora odgovarati transformatorima. Unutarnji promjer i visina grijača su odabrani tako da je vrh grafitne ladice unutar zone visoke temperature grijača tijekom topljenja silicija, a dno pladnje je unutar zone visoke temperature grijača tijekom povlačenja kristala. Duljina zona visoke temperature grijača povezana je s duljinom utora grijača. Jednom kada se utvrdi unutarnji promjer i visina grijača, debljina lopatica grijača određuje se na temelju izlazne snage transformatora.

2. Grafitne elektrode, grafitni stupovi i drugi grafitni dijelovi
U jednokristalnim pećima grafit visoke čistoće koristi se ne samo za grijače, već i za grafitne elektrode, stupove, izolacijske poklopce, držače kristala sjemena, ladice za šljake i pladnjeve.

Princip, oprema (kada se koristi s jednim kristalnim povlačenjem) i operativni postupak povlačenja germanijskih pojedinačnih kristala pomoću CZOCHRALSKI metode u osnovi su isti kao i onih u povlačenju gore spomenutih silicijskih pojedinačnih kristala. Razlika je u tome što se grafit može koristiti pri povlačenju germanijskih pojedinačnih kristala, dok se kvarcno pojačanje mora instalirati na grafitno nosač pri povlačenju silicijskih pojedinačnih kristala jer silicij i grafit reagiraju na visokim temperaturama.

3. grafitna izolacijski bačva
U taljenju zona, grafitne izolacijske bačve često se koriste za smanjenje gustoće dislokacije.

Grafitna bačva stežena je do donjeg zavojnice i zagrijana u crvenu visokofrekventnu elektromagnetsku indukciju. Zračna toplina iz bačve smanjuje gubitak topline u proizvedenom kristalu, održavajući relativno ujednačeno temperaturno polje i postižući željenu izolaciju.

Gornji kraj grafitne cijevi mora biti ravan s ili nešto većim od donjeg sučelja zona taline; To je ključno za smanjenje gustoće dislokacije. Ako je 2-3 mm ispod sučelja kristalizacije, gustoća dislokacije porast će se na desetke tisuća po kvadratnom centimetru. Ako je otprilike 10 mm ispod sučelja kristalizacije, jedan kristal će razviti brojne nedostatke, približavajući se polikristalnom stanju. Relativni položaj grafitne cijevi i sučelja kristalizacije uglavnom se određuje udaljenom između donjeg zavojnice i glavne zavojnice. Gornji kraj grafitne cijevi mora biti ravan sa ili 0,5-1 mm višim od donjeg zavojnice.

Temperatura grafitne cijevi trebala bi biti prikladna, ni previše tamna ni previše svijetla. Prekomjerna temperatura može rastopiti jednokristalnu površinu ili proizvesti klizne linije. Vruća zona grafitnog cilindra ima određenu duljinu i gradijent od vrha do dna. Stoga se veća zavojnica postavlja na odgovarajući način ispod donjeg kontrapalada za pomoćno grijanje. Crveni dio grafitnog cilindra ovisi o njegovom relativnom položaju prema donjem kontra-zaklon: što je viši, to postaje crvenije, dok što niže postaje, tamnije postaje. Područje kontakta između grafitnog cilindra i zavojnice može potamniti zbog hladne vode unutar zavojnice, tako da zavojnica treba kontaktirati samo grafit na nekoliko točaka. Na zavojima zavojnice, gdje je gustoća magnetskog toka visoka, grafit će se pojaviti posebno svijetlo. SELE SHOWS trebao bi biti napravljen na grafitu na ovim mjestima kako bi se uklonili svijetla mjesta.

Iako je korištenje grafitnog cilindra za očuvanje topline prikladno za stabilnu proizvodnju pojedinačnih kristala koji se obrušavaju zona s niskom gustoćom dislokacije i nema opaženog učinka na otpornost jednog kristala, pažljivu pažnju treba posvetiti postavljanju grafitnog cilindra, kao i na njegovo strogo korištenje i pravilno korištenje, kako bi se izbjegli drugi efekti.

Budući da grafit visoke čistoće ima karakteristike visoke otpornosti na temperaturu, visoke čistoće, dimenzionalne stabilnosti na visokim temperaturama i dobar otpor na toplinski udar, on se široko koristi u industriji poluvodiča za izradu različitih sinteroloških kalupa.

1. Plijesni za sintering elektroničkih uređaja.
Kalupi grafita sinteriraju se prikladni za sinteriranje jezgara različitih vrsta dioda, trioda, tiristora i drugih uređaja. Na slici 4 prikazani su neki primjeri kalupa za sinterovanje. Grafitni brodovi se također koriste pri povlačenju pojedinačnih kristala pomoću metode taljenja visoke frekvencije peći.

2. Različiti kalupi za sinteraciju izolatora.

Grafitni kalupi uglavnom se koriste za sinteriranje različitih vrsta triodnih silicijskih ispravljača, tiristorskih utičnica, sintela i izolatora kondenzatora, gustih filmova i integriranog izolatora kruga, sintera, ultra-mallanih releja, priključaka i drugih komponenti izolacijskih sinteracije kalupa i itd. Slika 5 prikazana.

Industrija poluvodiča zahtijeva najveću moguću čistoću za svoje grafitne materijale, posebno za grafitne komponente koje dolaze u izravan kontakt s poluvodičkim materijalima, poput kalupa i kalupa. Budući da su razine nečistoće visoke, čistoća sirovog grafita mora se strogo kontrolirati i sadržaj pepela mora biti minimiziran pomoću grafizizacije visoke temperature.

Industrija poluvodiča također je potrebna sitnozrnati grafit. Finozrnati grafit ne samo da olakšava obradu preciznosti, već nudi i visoku visoku temperaturu i minimalno trošenje. Posebno kalupi za sintering zahtijevaju izuzetno visoku preciznost obrade.

Budući da grafitne komponente koje se koriste u industriji poluvodiča (uključujući grijače i sintering kalupe) moraju izdržati opetovane cikluse grijanja i hlađenja, njihov životni vijek zahtijeva odličnu dimenzionalnu stabilnost i otpornost na toplinski udar pri visokim temperaturama. Kako bih ispunio ove zahtjeve, moja država trenutno proizvodi niz grafitnih materijala pogodnih za industriju poluvodiča. Za ocjene i informacije o performansama, pogledajte JB/T 2750.

Grafit izrađen od nesputanog naftnog koksa finozrnat je strukturni materijal s visokom mehaničkom čvrstoćom. Može se koristiti za proizvodnju elektroničkih proizvoda poput stakla, tankih ploča, diskova, grijača za vakuumske i visokofrekventne peći, toplinski štitnici, grafitne posude za taljenje čistih metala, hvataljke (chucks) za eksperimentalnu opremu s visokim temperaturama, vruće prešanje i filtri. Ovaj materijal može djelovati na temperaturama ispod 2500 stupnjeva u inertnoj ili zaštitnoj atmosferi i može raditi duže razdoblje ispod 2000 stupnjeva u vakuumu (10-4 do 10-5 mmHg). Navedena su svojstva MIIT-8 grafita. Ovaj se materijal može izraditi u proizvodima posebnog oblika.

Grafit visoke čistoće koristi se u različitim komponentama tehnologije poluvodiča. Proizvodi se pročišćavanjem uobičajenog strukturnog grafita s reaktivnim plinovima tijekom postupka grafitizacije. Pročišćeni grafit mora se obraditi u uvjetima koji sprječavaju onečišćenje konačnog proizvoda. Sadržaj pepela u ovom grafitu (nakon pročišćavanja) ne smije prelaziti 1 × 10-3%, sadržaj željeza, aluminija i magnezija ne bi trebao biti veći od 3 × 10-5%, a sadržaj bakra, borona i mangana ne bi trebao biti veći od 1 × 10-3%. Ove granice nečistoće zadovoljavaju ocjenu čistoće. Sadržaj silicija i kalcija u ovom grafitu ne smije prelaziti 3 × 10-4 (masa%). Sadržaj nečistoće i ultra-visokih grafita prikazan je (u UG/G).

Dostupan je i industrijski dostupan čak i čistiji strukturni grafit. Proizvodi izrađeni od ove vrste grafita prolaze dodatno pročišćavanje nakon obrade kako bi se smanjila površinska kontaminacija. Ograničenja nečistoće uključuju: željezo, aluminij, magnezij, bor, bakar i mangan ne smiju prelaziti 1 × 10-3%, silicij ne smije prelaziti 3 × 10-3%, a titanij, nikl, krom i drugi elementi moraju biti manji od 1 × 10-5%. Sadržaj pepela ovih grafita kreće se od 0 do 10-4%.

Ultra-opsežni grafit visoke čvrstoće sa zaštitnim slojem izrađen je od običnog sitno strukturiranog grafita koji je pročišćen i degaliran u vakuumu, nakon čega slijedi površinska denzifikacija s pirolitičkim ugljikom. Proizvodi izrađeni od ovog materijala (grijači, diskovi, grafitne posude itd.) Mogu se koristiti za uzgoj silicijskih tankih filmova pomoću metode epitaksijalnog rasta plina. Razine nečistoće unutar ovih proizvoda su: željezo ne veće od 5 × 10-4%, aluminij ne prelazi 2 × 10-4%, magnezij i bakar koji ne prelazi 5 × 10-5%, titan koji ne prelazi 1 × 10-4%, a nikla i kobalt koji ne prelazi 1 × 10-5%.

Debljina zgužvanog zaštitnog sloja formiranog pirolitičkim ugljikom nije veća od 2 mm. Tanki sloj pirolitičkog grafita, debljine ne više od 0,1 mm, također se može taložiti na površini zgužvanog proizvoda. Grafitni proizvodi zgusnuti pirolitičkim ugljikom značajno smanjuju njihovu propusnost i otpuštanje plina (brzina desorpcije plina).

Neiskorišteni grafitni grijaći elementi, izolacijski poklopci, nosači, držači kristala sjemena i druge grafitne komponente moraju se prethodno obraditi prije nego što se spriječi kontaminacija poluvodičkih materijala. To je zato što se grafitni prah može pridržavati površine komponenti ili prodirati u pore grafita tijekom obrade, a druge nečistoće mogu se uvesti i u grafitne pore.

Jedna metoda prethodne obrade je natopiti komponente u ugljikovom tetrakloridu nekoliko sati, a zatim ih isperite deioniziranom vodom i osušite ih. Vakuum-zagrijavanje na radnoj temperaturi tijekom 3-4 sata i pohranite ih za kasniju upotrebu.

Druga metoda prethodne obrade je natopiti komponente u mrežnoj vodi 24 sata, ukloniti ih i prokuhajte nekoliko puta deioniziranom vodom dok otopina ne bude neutralna. Nakon sušenja stavite komponente u peć i zagrijte ih u vakuum (uglavnom iznad 10-1 mmHg) na 1 sat. Temperatura treba biti nešto veća od radne temperature. Nakon hlađenja uklonite ih i stavite u bocu za sušenje za kasniju upotrebu.

Korištene grafitne komponente moraju se pravilno pohraniti. Prije ponovne uporabe, prvo uklonite površinski sloj bez . 0 metalografskog brusnog papira, a zatim očistite deioniziranom vodom i bezvodnom alkoholom, a zatim osušite.

Izvor: Nacionalni sustav inspekcije kvalitete abrazivne kvalitete (NAQS)

Izjava o odricanju odgovornosti: Gornji članci su originalni s platforme ili su tiskani s Interneta. Ako uključuju autorska prava ili ih vlasnik autorskih prava ne želi objavljivati na ovoj platformi, obratite nam se, a mi ćemo ih izbrisati čim primimo informacije.