En savoir plus sur le graphite dans la production de semi-conducteurs

Dans l'industrie en plein essor des semi-conducteurs, tous les types de matériaux sont essentiels. Le graphite peut sembler ordinaire, mais il est indispensable à la production de semi-conducteurs grâce à ses propriétés uniques, des caractéristiques aux applications, pour promouvoir le progrès technologique.

Le graphite est-il un semi-conducteur ?

Non, ce n'est pas le cas. La conductivité des semi-conducteurs se situe entre celle des conducteurs et celle des isolants, et leurs propriétés électriques sont fortement influencées par la température et les impuretés. Ils possèdent en outre une structure de bande unique, qui peut modifier considérablement les propriétés conductrices par dopage. Bien que le graphite conduise bien l'électricité, ses cristaux sont disposés en couches hexagonales et conduisent l'électricité par de grandes liaisons π délocalisées. Il n'existe pas de structure de bande qui puisse être régulée avec précision et les propriétés électriques ne peuvent pas être modifiées de manière significative par un dopage conventionnel. Il ne s'agit donc pas d'un semi-conducteur, mais d'un matériau de carbone spécial.

Propriétés fondamentales du graphite

Propriétés physiques

Structure cristalline

Le graphite présente une structure cristalline en couches typique. Chaque couche d'atomes de carbone est disposée dans un réseau plan bidimensionnel hexagonal dense. Le carbone dans le plan est relié par des liaisons covalentes, la longueur de la liaison est d'environ 0,142 nm, l'angle de la liaison est de 120°. La couche est soumise à une faible force de van der Waals, ce qui confère au graphite des propriétés physiques uniques.

Densité et dureté

Sa densité est d'environ 2,09-2,23 g/cm³, ce qui présente des avantages dans les scénarios où le poids est requis. La dureté de Mohs n'est que de 1 à 2, et la texture est douce. Les couches sont faciles à faire glisser sous l'action de forces externes.

Propriétés chimiques

Stabilité chimique

À température et pression normales, il présente une excellente stabilité chimique. Il ne réagit pas facilement avec les réactifs courants et peut conserver une structure et des performances stables dans un environnement chimique difficile. Cela est dû à la structure de liaison covalente entre les atomes de carbone, qui peut résister à la plupart des attaques chimiques conventionnelles.

Caractéristiques de réaction avec des réactifs courants de production de semi-conducteurs

Des réactifs oxydants ou corrosifs puissants, tels que l'acide fluorhydrique et l'acide nitrique, sont couramment utilisés dans la production de semi-conducteurs. En général, il ne réagit pas de manière significative avec ces réactifs, et n'a pratiquement aucun effet avec l'acide fluorhydrique. Il peut en outre préserver l'intégrité structurelle et le fonctionnement de l'équipement de production.

Application du graphite dans tous les aspects de la production de semi-conducteurs

Fabrication de plaquettes

Dans le processus de fabrication des plaquettes, il est principalement utilisé pour les systèmes de chauffage et de support. La croissance des plaquettes nécessite un contrôle précis de la température. Les réchauffeurs en graphite présentent une bonne conductivité électrique et thermique. Il peut convertir rapidement et uniformément l'énergie électrique en chaleur, fournissant un environnement stable à haute température pour la croissance des plaquettes. Les pièces de support en graphite peuvent supporter des températures élevées et assurer la stabilité de la plaquette pendant le processus de croissance. Elles contribuent également à améliorer la qualité des plaquettes et l'efficacité de la production.

Photolithographie

La photolithographie est une étape cruciale dans la fabrication des semi-conducteurs, qui nécessite un positionnement de haute précision et un environnement de travail stable. Vous pouvez utiliser des matériaux en graphite pour fabriquer la plate-forme de roulement et certains composants clés de l'équipement de lithographie. En raison de sa bonne stabilité mécanique et de son faible coefficient de dilatation thermique. Dans le processus de lithographie, il peut garantir la précision de la position relative entre le masque de lithographie et la plaquette. Et réduire l'erreur de lithographie causée par la dilatation thermique et la contraction à froid, afin d'améliorer la résolution et la précision de la lithographie.

Gravure et dépôt

Dans les processus de gravure et de dépôt, le graphite joue également un rôle important. Dans le processus de gravure, l'électrode en graphite de haute pureté est utilisée dans la machine de gravure. Elle peut produire un plasma stable sous l'action d'un champ électrique et effectuer une gravure précise des matériaux semi-conducteurs. Dans le processus de dépôt, la base de graphite est utilisée pour le dépôt chimique en phase vapeur (CVD) et d'autres processus. Elle fournit un support stable et un environnement de réaction pour la croissance du film. Sa stabilité à haute température et son inertie chimique lui permettent de maintenir des performances stables au cours de ces processus à haute température et à haute énergie. Assurer la qualité et l'uniformité de la gravure et du dépôt.

Pièces en graphite dans la fabrication de semi-conducteurs

Chauffage en graphite

L'élément chauffant en graphite est couramment utilisé dans les éléments chauffants de la fabrication de semi-conducteurs. Il présente une faible résistance, un chauffage rapide, peut atteindre une température élevée en peu de temps et une distribution uniforme de la température. Dans le recuit des plaquettes, la croissance épitaxiale et d'autres processus nécessitant un chauffage rapide et un contrôle précis de la température, il peut répondre aux exigences sévères en matière de température. Il permet également d'optimiser les propriétés des matériaux semi-conducteurs.

Creuset en graphite (silicium monocristallin)

Creuset en graphite est largement utilisé dans la production de silicium monocristallin. La croissance du silicium monocristallin nécessite un environnement pur à haute température, il a une résistance à la température élevée et une bonne stabilité chimique. Il ne pollue pas le silicium monocristallin. En outre, il présente une bonne conduction thermique et un transfert de chaleur uniforme, ce qui favorise la croissance stable du silicium monocristallin. silicium monocristallin et améliore la qualité et le rendement.

Base de graphite (CVD)

Dans le dépôt chimique en phase vapeur (MCV), il en est la clé. Il fournit une surface stable pour la réaction en phase gazeuse et facilite la réaction des réactifs gazeux dans les films. La planéité de sa surface et sa stabilité thermique sont liées à la qualité et à l'uniformité du film. Une bonne conductivité thermique garantit que la température de surface de la base est uniforme et que la qualité du film est constante.

Électrode en graphite de haute pureté (machine à graver)

Dans la machine de gravure, vous pouvez l'utiliser pour générer du plasma afin de réaliser une gravure précise des matériaux semi-conducteurs. Il présente une bonne conductivité électrique et une bonne résistance à la corrosion, et peut fonctionner de manière stable dans un environnement à haute tension, à champ électrique élevé et à gaz corrosif. Sa grande pureté permet d'éviter l'introduction d'impuretés lors de la gravure, de garantir la précision de la gravure et les performances de l'appareil.

Moules en graphite pour le frittage (dispositifs électroniques)

Un grand nombre de moules en graphite sont utilisés pour le frittage de dispositifs électroniques. Il présente de bonnes performances d'usinage et peut être personnalisé en fonction des différentes formes de dispositifs électroniques. Haute résistance et stabilité à haute température, peut supporter des températures et des pressions élevées pendant le frittage. Il garantit la précision de la forme et de la taille des dispositifs électroniques lors du frittage et favorise l'adhérence des matériaux internes. Il améliore les performances et la fiabilité des appareils.

Avantages des matériaux en graphite

Excellente résistance aux hautes températures

Le point de fusion du graphite atteint 3652-3697 ℃, ce qui lui permet de résister aux températures extrêmes du processus de production de semi-conducteurs à haute température. Il peut maintenir la stabilité de la structure et fournir une garantie fiable pour le traitement à haute température.

Bonne conductivité électrique et thermique

Il possède une bonne conductivité électrique, peut rapidement conduire le courant et générer du plasma. Bonne conductivité thermique, transfert de chaleur rapide, permettant d'améliorer la précision et l'efficacité du contrôle de la température du processus de production des semi-conducteurs.

Stabilité mécanique et performances de transformation

Il a une texture souple mais une bonne stabilité mécanique à haute température, et peut être utilisé normalement. Les performances de traitement sont bonnes, et vous pouvez le transformer en diverses pièces par découpage et autres procédés pour répondre aux besoins de production.

État du marché des matériaux en graphite pour semi-conducteurs

Avec le développement vigoureux de l'industrie des semi-conducteurs, la demande de matériaux en graphite pour semi-conducteurs ne cesse d'augmenter. Le marché mondial est en constante augmentation. Les entreprises de matériaux de renommée internationale, qui disposent d'avantages en termes de technologie et de capacité de production, occupent une large part du marché. Les entreprises nationales augmentent également leurs investissements dans la recherche et le développement, afin d'améliorer leur compétitivité. La technologie des semi-conducteurs évolue vers des plaquettes de grande taille et de haute précision, ce qui nécessite des matériaux en graphite plus performants. Cela pousse les fournisseurs à continuer à innover et à améliorer leurs produits.

Conclusion

Le graphite n'est pas un semi-conducteur, mais grâce à ses propriétés physiques et chimiques uniques, il joue un rôle important dans tous les aspects de la production de semi-conducteurs. Sa résistance aux températures élevées, sa bonne conductivité électrique et thermique, sa stabilité mécanique et ses bonnes performances de traitement en font un matériau indispensable à la production.