Технологія очищення графіту в напівпровіднику SiC

Застосування графіту в напівпровідниках SiC і важливість чистоти

Графітжиттєво важливий у виробництві напівпровідників з карбіду кремнію (SiC), відомих своїми винятковими тепловими та електричними властивостями. Це робить SiC ідеальним для застосувань з високою потужністю, високою температурою та високою частотою. У виробництві напівпровідників SiC,графітзазвичай використовується длятиглі, нагрівачі та інші компоненти високотемпературної обробкизавдяки чудовій теплопровідності, хімічній стабільності та стійкості до термічного удару. Однак ефективність графіту в цих ролях сильно залежить від його чистоти. Домішки в графіті можуть викликати небажані дефекти в кристалах SiC, погіршити продуктивність напівпровідникових пристроїв і знизити загальний вихід виробничого процесу. Зі зростанням попиту на напівпровідники SiC у таких галузях, як електромобілі, відновлювані джерела енергії та телекомунікації, потреба в надчистому графіті стала більш критичною. Графіт високої чистоти забезпечує відповідність суворим вимогам до якості напівпровідників SiC, дозволяючи виробникам виробляти пристрої з чудовою продуктивністю та надійністю. Тому розробка передових методів очищення для досягнення надвисокої чистоти вграфітнеобхідний для підтримки наступного покоління напівпровідникових технологій SiC.

Фізико-хімічне очищення

Постійне вдосконалення технології очищення та швидкий розвиток напівпровідникової технології третього покоління призвели до появи нового методу очищення графіту, відомого як фізико-хімічне очищення. Цей спосіб передбачає розміщеннявироби з графітуу вакуумній печі для нагріву. Завдяки збільшенню вакууму в печі домішки в продуктах графіту випаровуються, коли вони досягають тиску насиченої пари. Крім того, газ галоген використовується для перетворення оксидів з високою температурою плавлення та кипіння в графітових домішках у галогеніди з низькою температурою плавлення та кипіння, досягаючи бажаного ефекту очищення.

Вироби з графіту високої чистотиДля напівпровідників третього покоління карбід кремнію зазвичай проходить очищення за допомогою фізичних і хімічних методів, з вимогою до чистоти ≥99,9995%. На додаток до чистоти існують особливі вимоги до вмісту певних домішкових елементів, наприклад, вміст домішок B ≤0,05 × 10^-6 і вміст домішок Al ≤0,05 ×10^-6.

Підвищення температури печі та рівня вакууму призводить до автоматичного випаровування деяких домішок у графітових продуктах, таким чином досягаючи видалення домішок. Для домішкових елементів, які вимагають вищих температур для видалення, використовується газ галоген для перетворення їх у галогеніди з нижчими температурами плавлення та кипіння. Завдяки поєднанню цих методів домішки з графіту ефективно видаляються.

Наприклад, газоподібний хлор із групи галогенів вводиться під час процесу очищення для перетворення оксидів у домішках графіту на хлориди. Завдяки значно нижчим температурам плавлення та кипіння хлоридів порівняно з їхніми оксидами, домішки з графіту можна видалити без необхідності дуже високих температур.

Процес очищення

Перед очищенням високочистих графітових продуктів, які використовуються в напівпровідниках SiC третього покоління, важливо визначити відповідний план процесу на основі бажаної кінцевої чистоти, рівнів специфічних домішок і початкової чистоти графітових продуктів. Процес повинен бути зосереджений на вибірковому видаленні критичних елементів, таких як бор (B) і алюміній (Al). План очищення складається шляхом оцінки початкового та цільового рівнів чистоти, а також вимог до окремих елементів. Це передбачає вибір оптимального та найбільш економічно ефективного процесу очищення, який включає визначення параметрів газу галогену, тиску в печі та температури процесу. Ці дані процесу потім вводяться в очисне обладнання для виконання процедури. Після очищення проводиться стороннє тестування для перевірки відповідності необхідним стандартам, і кваліфікована продукція доставляється кінцевому споживачеві.