Μάθετε για τον γραφίτη στην παραγωγή ημιαγωγών

Στην αναπτυσσόμενη βιομηχανία ημιαγωγών, όλα τα είδη υλικών είναι ζωτικής σημασίας. Ο γραφίτης μπορεί να φαίνεται συνηθισμένος, αλλά είναι απαραίτητος στην παραγωγή ημιαγωγών με τις μοναδικές ιδιότητές του, από τα χαρακτηριστικά έως τις εφαρμογές, για την προώθηση της τεχνολογικής προόδου.

Είναι ο γραφίτης ημιαγωγός;

Όχι, δεν είναι. Η αγωγιμότητα των ημιαγωγών βρίσκεται μεταξύ αγωγών και μονωτών και οι ηλεκτρικές τους ιδιότητες επηρεάζονται σε μεγάλο βαθμό από τη θερμοκρασία και τις προσμίξεις. Και έχουν μια μοναδική δομή ζώνης, η οποία μπορεί να αλλάξει σημαντικά τις αγώγιμες ιδιότητες με την πρόσμιξη. Αν και ο γραφίτης άγει καλά τον ηλεκτρισμό, οι κρύσταλλοί του είναι διατεταγμένοι σε εξαγωνικά στρώματα και άγουν τον ηλεκτρισμό μέσω αποδιαταγμένων μεγάλων π δεσμών. Δεν υπάρχει δομή ζώνης που να μπορεί να ρυθμιστεί με ακρίβεια και οι ηλεκτρικές ιδιότητες δεν μπορούν να αλλάξουν σημαντικά με τη συμβατική πρόσμιξη. Επομένως, δεν πρόκειται για ημιαγωγό, αλλά για ένα ειδικό υλικό άνθρακα.

Βασικές ιδιότητες του γραφίτη

Φυσικές ιδιότητες

Κρυσταλλική δομή

Ο γραφίτης έχει τυπική στρωματοποιημένη κρυσταλλική δομή. Κάθε στρώμα ατόμων άνθρακα είναι διατεταγμένο σε ένα εξαγωνικό πυκνό δισδιάστατο επίπεδο δίκτυο. Και ο άνθρακας στο επίπεδο συνδέεται με ομοιοπολικούς δεσμούς, το μήκος του δεσμού είναι περίπου 0,142 nm, η γωνία του δεσμού είναι 120°. Και στο στρώμα ασκείται ασθενής δύναμη van der Waals, η οποία προσδίδει στο γραφίτη μοναδικές φυσικές ιδιότητες.

Πυκνότητα και σκληρότητα

Η πυκνότητά του είναι περίπου 2,09-2,23g/cm³, γεγονός που έχει πλεονεκτήματα σε σενάρια όπου απαιτείται βάρος. Η σκληρότητα Mohs είναι μόνο 1-2 και η υφή του είναι μαλακή. Και τα στρώματα είναι εύκολο να ολισθαίνουν σχετικά υπό την επίδραση εξωτερικών δυνάμεων.

Χημικές ιδιότητες

Χημική σταθερότητα

Υπό κανονική θερμοκρασία και πίεση, έχει εξαιρετική χημική σταθερότητα. Δεν είναι εύκολο να αντιδράσει με κοινά αντιδραστήρια και μπορεί να διατηρήσει σταθερή δομή και απόδοση σε σκληρό χημικό περιβάλλον. Αυτό οφείλεται στη δομή ομοιοπολικού δεσμού μεταξύ των ατόμων άνθρακα, η οποία μπορεί να αντισταθεί στις περισσότερες συμβατικές χημικές επιθέσεις.

Χαρακτηριστικά αντίδρασης με κοινά αντιδραστήρια παραγωγής ημιαγωγών

Στην παραγωγή ημιαγωγών χρησιμοποιούνται συνήθως ισχυρά οξειδωτικά ή διαβρωτικά αντιδραστήρια, όπως το υδροφθορικό οξύ και το νιτρικό οξύ. Γενικά, δεν αντιδρά σημαντικά με αυτά τα αντιδραστήρια, όπως σχεδόν καθόλου με το υδροφθορικό οξύ. Και μπορεί να διατηρήσει τη δομική ακεραιότητα και τη λειτουργία του εξοπλισμού παραγωγής.

Εφαρμογή του γραφίτη σε όλες τις πτυχές της παραγωγής ημιαγωγών

Παραγωγή πλακιδίων

Στη διαδικασία κατασκευής πλακιδίων, μπορείτε να το χρησιμοποιήσετε κυρίως για συστήματα θέρμανσης και υποστήριξης. Η ανάπτυξη πλακιδίων απαιτεί ακριβή έλεγχο της θερμοκρασίας, θερμαντήρες γραφίτη με την καλή ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα. Μπορεί να μετατρέψει γρήγορα και ομοιόμορφα την ηλεκτρική ενέργεια σε θερμότητα, παρέχοντας ένα σταθερό περιβάλλον υψηλής θερμοκρασίας για την ανάπτυξη των πλακιδίων. Τα εξαρτήματα στήριξης από γραφίτη μπορούν να αντέξουν υψηλές θερμοκρασίες, εξασφαλίζοντας τη σταθερότητα του wafer κατά τη διάρκεια της διαδικασίας ανάπτυξης. Και συμβάλλουν στη βελτίωση της ποιότητας της γκοφρέτας και της αποδοτικότητας της παραγωγής.

Φωτολιθογραφία

Η φωτολιθογραφία είναι ένα κρίσιμο βήμα στην κατασκευή ημιαγωγών, που απαιτεί τοποθέτηση υψηλής ακρίβειας και σταθερό περιβάλλον εργασίας. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε υλικά γραφίτη για την κατασκευή της πλατφόρμας έδρασης και ορισμένων βασικών εξαρτημάτων στον εξοπλισμό λιθογραφίας. Λόγω της καλής μηχανικής του σταθερότητας και του χαμηλού συντελεστή θερμικής διαστολής. Κατά τη διαδικασία της λιθογραφίας, μπορεί να εγγυηθεί την ακρίβεια της σχετικής θέσης μεταξύ της μάσκας λιθογραφίας και του πλακιδίου. Και να μειώσει το σφάλμα λιθογραφίας που προκαλείται από τη θερμική διαστολή και την ψυχρή συστολή, για τη βελτίωση της ανάλυσης και της ακρίβειας της λιθογραφίας.

Χάραξη και εναπόθεση

Στη διαδικασία χάραξης και εναπόθεσης, ο γραφίτης παίζει επίσης σημαντικό ρόλο. Στη διαδικασία χάραξης, το ηλεκτρόδιο γραφίτη υψηλής καθαρότητας χρησιμοποιείται στη μηχανή χάραξης. Μπορεί να παράγει ένα σταθερό πλάσμα υπό τη δράση ενός ηλεκτρικού πεδίου, να πραγματοποιεί ακριβή χάραξη των υλικών ημιαγωγών. Στη διαδικασία εναπόθεσης, η βάση γραφίτη χρησιμοποιείται για χημική εναπόθεση ατμών (CVD) και άλλες διεργασίες. Για την παροχή σταθερής υποστήριξης και περιβάλλοντος αντίδρασης για την ανάπτυξη του φιλμ. Η σταθερότητα σε υψηλές θερμοκρασίες και η χημική του αδράνεια του επιτρέπουν να διατηρεί σταθερή απόδοση κατά τη διάρκεια αυτών των διεργασιών υψηλής θερμοκρασίας και ενέργειας. Και να διασφαλίζει την ποιότητα και την ομοιομορφία της χάραξης και της εναπόθεσης.

Εξαρτήματα γραφίτη στην κατασκευή ημιαγωγών

Θερμαντήρας γραφίτη

Ο θερμαντήρας γραφίτη χρησιμοποιείται συνήθως σε θερμαντικά στοιχεία κατασκευής ημιαγωγών. Έχει χαμηλή αντίσταση, γρήγορη θέρμανση, μπορεί να φτάσει σε υψηλή θερμοκρασία σε σύντομο χρονικό διάστημα, ομοιόμορφη κατανομή θερμοκρασίας. Στην ανόπτηση πλακιδίων, την επιταξιακή ανάπτυξη και άλλες διεργασίες που απαιτούν ταχεία θέρμανση και ακριβή έλεγχο της θερμοκρασίας, μπορεί να ανταποκριθεί στις σκληρές απαιτήσεις θερμοκρασίας. Και εξασφαλίζει τη βελτιστοποίηση των ιδιοτήτων των υλικών ημιαγωγών.

Χωνευτήρι γραφίτη (μονοκρυσταλλικό πυρίτιο)

Χωνευτήρι γραφίτη χρησιμοποιείται ευρέως στην παραγωγή μονοκρυσταλλικού πυριτίου. Η ανάπτυξη μονοκρυσταλλικού πυριτίου χρειάζεται καθαρό περιβάλλον υψηλής θερμοκρασίας, έχει αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες και καλή χημική σταθερότητα. Δεν θα μολύνει το μονοκρυσταλλικό πυρίτιο. Επιπλέον, έχει καλή θερμική αγωγιμότητα και ομοιόμορφη μεταφορά θερμότητας, η οποία βοηθά στη σταθερή ανάπτυξη του μονοκρυσταλλικό πυρίτιο και βελτιώνει την ποιότητα και την απόδοση.

Βάση γραφίτη (CVD)

Στη χημική εναπόθεση ατμών (CVD) διαδικασία, είναι το κλειδί. Παρέχει μια σταθερή επιφάνεια για την αντίδραση της αέριας φάσης και διευκολύνει την αντίδραση των αερίων αντιδρώντων σε υμένια. Η επιπεδότητα της επιφάνειάς του και η θερμική του σταθερότητα σχετίζονται με την ποιότητα και την ομοιομορφία του φιλμ. Και η καλή θερμική αγωγιμότητα εξασφαλίζει ότι η επιφανειακή θερμοκρασία της βάσης είναι ομοιόμορφη και η ποιότητα του φιλμ είναι σταθερή.

Ηλεκτρόδιο γραφίτη υψηλής καθαρότητας (μηχανή χάραξης)

Στη μηχανή χάραξης, μπορείτε να το χρησιμοποιήσετε για να δημιουργήσετε πλάσμα για να επιτύχετε ακριβή χάραξη των υλικών ημιαγωγών. Έχει καλή ηλεκτρική αγωγιμότητα και αντοχή στη διάβρωση, μπορεί να λειτουργήσει σταθερά σε υψηλή τάση, ισχυρό ηλεκτρικό πεδίο και διαβρωτικό περιβάλλον αερίου. Η υψηλή του καθαρότητα μπορεί να αποφύγει την εισαγωγή ακαθαρσιών κατά τη διάρκεια της χάραξης, ώστε να διασφαλιστεί η ακρίβεια της χάραξης και η απόδοση της συσκευής.

Καλούπια γραφίτη για πυροσυσσωμάτωση (ηλεκτρονικές συσκευές)

Ένας μεγάλος αριθμός καλούπια γραφίτη χρησιμοποιούνται για την πυροσυσσωμάτωση ηλεκτρονικών συσκευών. Έχει καλές επιδόσεις κατεργασίας και μπορεί να προσαρμοστεί ανάλογα με τα διάφορα σχήματα ηλεκτρονικών συσκευών. Υψηλή αντοχή και σταθερότητα σε υψηλή θερμοκρασία, μπορεί να αντέξει υψηλή θερμοκρασία και υψηλή πίεση κατά τη διάρκεια της πυροσυσσωμάτωσης. Εξασφαλίζει την ακρίβεια σχήματος και μεγέθους των ηλεκτρονικών συσκευών κατά την πυροσυσσωμάτωση, προάγει τη στεγανή συγκόλληση του εσωτερικού υλικού. Και βελτιώνει την απόδοση και την αξιοπιστία της συσκευής.

Πλεονεκτήματα των υλικών γραφίτη

Εξαιρετική αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες

Το σημείο τήξης του γραφίτη φτάνει τους 3652-3697 ℃, οι οποίοι μπορούν να αντέξουν την ακραία θερμοκρασία της διαδικασίας παραγωγής ημιαγωγών σε υψηλές θερμοκρασίες. Μπορεί να διατηρήσει τη σταθερότητα της δομής και να παρέχει αξιόπιστη εγγύηση για την επεξεργασία σε υψηλή θερμοκρασία.

Καλή ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα

Έχει καλή ηλεκτρική αγωγιμότητα, μπορεί να διεξάγει γρήγορα ρεύμα και να παράγει πλάσμα. Καλή θερμική αγωγιμότητα, γρήγορη μεταφορά θερμότητας, που συμβάλλει στη βελτίωση της ακρίβειας και της αποτελεσματικότητας του ελέγχου της θερμοκρασίας της διαδικασίας παραγωγής ημιαγωγών.

Μηχανική σταθερότητα και απόδοση επεξεργασίας

Έχει μαλακή υφή αλλά καλή μηχανική σταθερότητα σε υψηλή θερμοκρασία, μπορεί να χρησιμοποιηθεί κανονικά. Η απόδοση επεξεργασίας είναι καλή και μπορείτε να το μετατρέψετε σε διάφορα μέρη με κοπή και άλλες διαδικασίες για να καλύψετε τις ανάγκες της παραγωγής.

Κατάσταση της αγοράς υλικών γραφίτη ημιαγωγών

Με την έντονη ανάπτυξη της βιομηχανίας ημιαγωγών, η ζήτηση για υλικά γραφίτη ημιαγωγών συνεχίζει να αυξάνεται. Και η παγκόσμια αγορά αυξάνεται σταθερά. Οι διεθνώς αναγνωρισμένες επιχειρήσεις υλικών με πλεονεκτήματα τεχνολογίας και παραγωγικής ικανότητας, καταλαμβάνουν μεγάλο μερίδιο. Οι εγχώριες επιχειρήσεις αυξάνουν επίσης τις επενδύσεις έρευνας και ανάπτυξης, ενισχύοντας την ανταγωνιστικότητα. Η τεχνολογία των ημιαγωγών κινείται προς την κατεύθυνση της υψηλής ακρίβειας, των μεγάλων σε μέγεθος πλακιδίων, τα οποία απαιτούν υψηλότερες επιδόσεις των υλικών γραφίτη. Και οδηγώντας τους προμηθευτές να συνεχίσουν να καινοτομούν και να αναβαθμίζουν τα προϊόντα.

Συμπέρασμα

Ο γραφίτης δεν είναι ημιαγωγός, αλλά λόγω των μοναδικών φυσικών και χημικών ιδιοτήτων του, παίζει σπουδαίο ρόλο σε όλες τις πτυχές της παραγωγής ημιαγωγών. Η αντοχή του σε υψηλές θερμοκρασίες, η καλή ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα, η μηχανική σταθερότητα και οι καλές επιδόσεις επεξεργασίας, είναι ένα απαραίτητο υλικό για την παραγωγή.