Технология за пречистване на графит в SiC полупроводник

Приложение на графит в SiC полупроводници и значението на чистотата

Графите от жизненоважно значение за производството на полупроводници от силициев карбид (SiC), известни със своите изключителни термични и електрически свойства. Това прави SiC идеален за приложения с висока мощност, висока температура и висока честота. В производството на SiC полупроводници,графитобикновено се използва затигели, нагреватели и други компоненти за високотемпературна обработкапоради отличната си топлопроводимост, химическа стабилност и устойчивост на термичен удар. Въпреки това, ефективността на графита в тези роли силно зависи от неговата чистота. Примесите в графита могат да въведат нежелани дефекти в кристалите SiC, да влошат работата на полупроводниковите устройства и да намалят общия добив на производствения процес. С нарастващото търсене на SiC полупроводници в индустрии като електрически превозни средства, възобновяема енергия и телекомуникации, необходимостта от ултра-чист графит стана по-критична. Графитът с висока чистота гарантира, че са изпълнени строгите изисквания за качество на SiC полупроводниците, което позволява на производителите да произвеждат устройства с превъзходна производителност и надеждност. Поради това разработването на усъвършенствани методи за пречистване за постигане на ултрависока чистота вграфите от съществено значение за поддържането на следващото поколение SiC полупроводникови технологии.

Физикохимично пречистване

Непрекъснатият напредък на технологията за пречистване и бързото развитие на трето поколение полупроводникови технологии доведоха до появата на нов метод за пречистване на графит, известен като физикохимично пречистване. Този метод включва поставянеграфитни изделиявъв вакуумна пещ за нагряване. Чрез увеличаване на вакуума в пещта, примесите в графитните продукти ще се изпарят, когато достигнат налягането на наситените си пари. Освен това, халогенният газ се използва за превръщане на оксидите с висока точка на топене и точка на кипене в графитните примеси в халиди с ниска точка на топене и точка на кипене, постигайки желания ефект на пречистване.

Продукти от графит с висока чистотаза трето поколение полупроводници силициевият карбид обикновено се подлага на пречистване чрез физични и химични методи, с изискване за чистота от ≥99,9995%. В допълнение към чистотата има специфични изисквания за съдържанието на някои примесни елементи, като съдържание на примес B ≤0,05 × 10^-6 и съдържание на примеси Al ≤0,05 ×10^-6.

Повишаването на температурата на пещта и нивото на вакуум води до автоматично изпаряване на някои примеси в графитните продукти, като по този начин се постига отстраняване на примесите. За примесни елементи, изискващи по-високи температури за отстраняване, се използва халогенен газ, за ​​да се превърнат в халогениди с по-ниски точки на топене и кипене. Чрез комбинацията от тези методи примесите в графита се отстраняват ефективно.

Например, хлорният газ от халогенната група се въвежда по време на процеса на пречистване, за да превърне оксидите в графитните примеси в хлориди. Поради значително по-ниските точки на топене и кипене на хлоридите в сравнение с техните оксиди, примесите в графита могат да бъдат отстранени без необходимост от много високи температури.

Процес на пречистване

Преди пречистване на графитни продукти с висока чистота, използвани в полупроводници от трето поколение SiC, от съществено значение е да се определи подходящият план на процеса въз основа на желаната крайна чистота, нивата на специфични примеси и първоначалната чистота на графитните продукти. Процесът трябва да се съсредоточи върху селективното отстраняване на критични елементи като бор (B) и алуминий (Al). Планът за пречистване се формулира чрез оценка на първоначалните и целевите нива на чистота, както и изискванията за конкретни елементи. Това включва избор на оптимален и най-рентабилен процес на пречистване, който включва определяне на халогенния газ, налягането в пещта и параметрите на температурата на процеса. След това тези данни за процеса се въвеждат в пречиствателното оборудване за извършване на процедурата. След пречистване се провежда тестване от трета страна, за да се провери съответствието с изискваните стандарти и квалифицираните продукти се доставят на крайния потребител.