Tehnologia de purificare a grafitului în semiconductor SiC

Aplicarea grafitului în semiconductorii SiC și importanța purității

Grafiteste vital în producerea semiconductorilor din carbură de siliciu (SiC), cunoscuți pentru proprietățile lor termice și electrice excepționale. Acest lucru face ca SiC să fie ideal pentru aplicații de mare putere, temperatură ridicată și frecvență înaltă. În producția de semiconductori SiC,grafiteste folosit în mod obișnuit pentrucreuzete, încălzitoare și alte componente de procesare la temperatură înaltădatorită conductivității sale termice excelente, stabilității chimice și rezistenței la șoc termic. Cu toate acestea, eficacitatea grafitului în aceste roluri depinde în mare măsură de puritatea acestuia. Impuritățile din grafit pot introduce defecte nedorite în cristalele de SiC, pot degrada performanța dispozitivelor semiconductoare și pot reduce randamentul general al procesului de fabricație. Odată cu creșterea cererii de semiconductori SiC în industrii precum vehiculele electrice, energia regenerabilă și telecomunicațiile, nevoia de grafit ultra-pur a devenit mai critică. Grafitul de înaltă puritate asigură îndeplinirea cerințelor stricte de calitate ale semiconductorilor SiC, permițând producătorilor să producă dispozitive cu performanță și fiabilitate superioare. Prin urmare, dezvoltarea unor metode avansate de purificare pentru a obține o puritate ultra-înaltă îngrafiteste esențială pentru susținerea următoarei generații de tehnologii de semiconductori SiC.

Purificare fizico-chimică

Avansarea continuă a tehnologiei de purificare și dezvoltarea rapidă a tehnologiei semiconductoare de a treia generație au condus la apariția unei noi metode de purificare a grafitului, cunoscută sub numele de purificare fizico-chimică. Această metodă presupune plasareaproduse din grafitîntr-un cuptor cu vid pentru încălzire. Prin creșterea vidului din cuptor, impuritățile din produsele din grafit se vor volatiliza atunci când își ating presiunea de vapori saturată. În plus, gazul halogen este utilizat pentru a converti oxizii cu punct de topire și punct de fierbere ridicat din impuritățile de grafit în halogenuri cu punct de topire și punct de fierbere scăzut, obținând efectul de purificare dorit.

Produse din grafit de înaltă puritatepentru a treia generație de carbură de siliciu semiconductoare sunt supuse de obicei purificare prin metode fizice și chimice, cu o cerință de puritate ≥99,9995%. Pe lângă puritate, există cerințe specifice pentru conținutul anumitor elemente de impurități, cum ar fi conținutul de impurități B ≤0,05 × 10^-6 și conținutul de impurități Al ≤0,05 ×10^-6.

Creșterea temperaturii cuptorului și a nivelului de vid duce la volatilizarea automată a unor impurități din produsele din grafit, realizând astfel îndepărtarea impurităților. Pentru elementele de impurități care necesită temperaturi mai ridicate pentru îndepărtare, gazul halogen este utilizat pentru a le transforma în halogenuri cu puncte de topire și de fierbere mai mici. Prin combinarea acestor metode, impuritățile din grafit sunt îndepărtate eficient.

De exemplu, clorul gazos din grupul halogen este introdus în timpul procesului de purificare pentru a transforma oxizii din impuritățile de grafit în cloruri. Datorită punctelor de topire și de fierbere semnificativ mai scăzute ale clorurilor în comparație cu oxizii acestora, impuritățile din grafit pot fi îndepărtate fără a fi nevoie de temperaturi foarte ridicate.

Proces de purificare

Înainte de purificarea produselor din grafit de înaltă puritate utilizate în semiconductorii SiC de a treia generație, este esențial să se determine planul de proces adecvat pe baza purității finale dorite, a nivelurilor de impurități specifice și a purității inițiale a produselor din grafit. Procesul trebuie să se concentreze pe îndepărtarea selectivă a elementelor critice, cum ar fi borul (B) și aluminiul (Al). Planul de purificare este formulat prin evaluarea nivelurilor de puritate inițială și țintă, precum și a cerințelor pentru elemente specifice. Aceasta implică selectarea procesului de purificare optim și cel mai rentabil, care include determinarea gazului halogen, a presiunii cuptorului și a parametrilor de temperatură a procesului. Aceste date de proces sunt apoi introduse în echipamentul de purificare pentru a efectua procedura. După purificare, se efectuează teste de la terți pentru a verifica conformitatea cu standardele cerute, iar produsele calificate sunt livrate utilizatorului final.