Meer informatie over grafiet in de productie van halfgeleiders

In de snelgroeiende halfgeleiderindustrie zijn allerlei materialen van cruciaal belang. Grafiet lijkt misschien gewoon, maar het is onmisbaar in de halfgeleiderproductie met zijn unieke eigenschappen, van eigenschappen tot toepassingen, om technologische vooruitgang te bevorderen.

Is grafiet een halfgeleider?

Nee, dat is niet zo. Het geleidingsvermogen van halfgeleiders ligt tussen dat van geleiders en isolatoren in, en hun elektrische eigenschappen worden sterk beïnvloed door temperatuur en onzuiverheden. Bovendien hebben ze een unieke bandstructuur, waardoor de geleidende eigenschappen sterk kunnen veranderen door doping. Hoewel grafiet goed elektriciteit geleidt, zijn de kristallen gerangschikt in hexagonale lagen en geleiden ze elektriciteit door gedelokaliseerde grote π-bindingen. Er is geen bandstructuur die precies kan worden geregeld en de elektrische eigenschappen kunnen niet significant worden veranderd door conventionele dotering. Het is dus geen halfgeleider, maar een speciaal koolstofmateriaal.

Basiseigenschappen van grafiet

Fysische eigenschappen

Kristalstructuur

Grafiet heeft een typische gelaagde kristalstructuur. Elke laag koolstofatomen is gerangschikt in een hexagonaal dicht tweedimensionaal vlak netwerk. En de koolstof in het vlak is verbonden door covalente bindingen, de bindingslengte is ongeveer 0,142 nm, de bindingshoek is 120°. Op de laag werkt een zwakke van der Waals-kracht, wat grafiet unieke fysische eigenschappen geeft.

Dichtheid en hardheid

De dichtheid is ongeveer 2,09-2,23g /cm³, wat voordelen heeft in scenario's waar gewicht vereist is. De hardheid van Mohs is slechts 1-2 en de textuur is zacht. En de lagen glijden gemakkelijk relatief onder invloed van externe krachten.

Chemische eigenschappen

Chemische stabiliteit

Onder normale temperatuur en druk heeft het een uitstekende chemische stabiliteit. Het reageert niet gemakkelijk met gewone reagentia en kan een stabiele structuur en prestaties behouden in ruwe chemische omgevingen. Dit komt door de covalente bindingsstructuur tussen koolstofatomen, die bestand is tegen de meeste conventionele chemische aanvallen.

Reactiekarakteristieken met gewone reagentia voor halfgeleiderproductie

Sterk oxiderende of corrosieve reagentia zoals fluorwaterstofzuur en salpeterzuur worden vaak gebruikt bij de productie van halfgeleiders. Over het algemeen reageert het niet significant met deze reagentia, zoals bijna geen effect met fluorwaterstofzuur. En het kan de structurele integriteit en functie van de productieapparatuur behouden.

Toepassing van grafiet in alle aspecten van halfgeleiderproductie

Fabricage van wafers

In het waferproductieproces kun je het voornamelijk gebruiken voor verwarmings- en ondersteuningssystemen. Voor de groei van wafers is nauwkeurige temperatuurregeling nodig, grafietverwarmers met hun goede elektrische en thermische geleidbaarheid. Het kan snel en gelijkmatig elektrische energie omzetten in warmte, waardoor een stabiele omgeving met hoge temperaturen ontstaat voor de groei van wafers. De ondersteunende onderdelen van grafiet zijn bestand tegen hoge temperaturen en zorgen voor stabiliteit van de wafer tijdens het groeiproces. En helpen de kwaliteit van de wafer en de productie-efficiëntie te verbeteren.

Fotolithografie

Fotolithografie is een cruciale stap in de productie van halfgeleiders en vereist een zeer nauwkeurige positionering en een stabiele werkomgeving. Je kunt grafietmaterialen gebruiken om het lagerplatform en enkele belangrijke onderdelen in lithografieapparatuur te maken. Vanwege zijn goede mechanische stabiliteit en lage thermische uitzettingscoëfficiënt. In het lithografieproces kan het de relatieve positienauwkeurigheid tussen het lithografiemasker en de wafer garanderen. En verminder de lithografiefout veroorzaakt door thermische uitzetting en koude samentrekking, om de resolutie en nauwkeurigheid van lithografie te verbeteren.

Etsen en afzetten

In het etsproces en het depositieproces speelt grafiet ook een belangrijke rol. In het etsproces wordt de zeer zuivere grafietelektrode gebruikt in de etsmachine. Het kan een stabiel plasma produceren onder invloed van een elektrisch veld en het etsen van halfgeleidermaterialen nauwkeurig uitvoeren. In het depositieproces wordt de grafietbasis gebruikt voor chemische dampdepositie (CVD) en andere processen. Om een stabiele drager en reactieomgeving te bieden voor de groei van de film. Dankzij de hoge temperatuurstabiliteit en chemische inertie kan het stabiel blijven presteren tijdens deze processen met hoge temperaturen en hoge energie. En de kwaliteit en uniformiteit van etsen en depositie te waarborgen.

Grafieten onderdelen in halfgeleiderfabricage

Grafietverwarming

Het grafietverwarmingstoestel wordt vaak gebruikt in verwarmingselementen voor halfgeleiderfabricage. Het heeft een lage weerstand, snelle verwarming, kan in korte tijd een hoge temperatuur bereiken en een uniforme temperatuurverdeling. Bij het gloeien van wafers, epitaxiale groei en andere processen die een snelle verwarming en nauwkeurige temperatuurregeling vereisen, kan het voldoen aan de strenge temperatuurvereisten. En het zorgt voor de optimalisatie van de eigenschappen van halfgeleidermateriaal.

Grafietkroes (monokristallijn silicium)

Grafietkroes wordt veel gebruikt bij de productie van monokristallijn silicium. De groei van monokristallijn silicium vereist een zuivere omgeving met een hoge temperatuur, het heeft een hoge temperatuurbestendigheid en een goede chemische stabiliteit. Het vervuilt monokristallijn silicium niet. Bovendien heeft het een goede warmtegeleiding en uniforme warmteoverdracht, wat helpt bij de stabiele groei van monokristallijn silicium en verbetert de kwaliteit en opbrengst.

Grafietbasis (CVD)

In chemische dampdepositie (CVD) proces is het de sleutel. Het zorgt voor een stabiel oppervlak voor de gasfasereactie en vergemakkelijkt de reactie van gasvormige reactanten in films. De vlakheid van het oppervlak en de thermische stabiliteit zijn gerelateerd aan de kwaliteit en uniformiteit van de film. En een goede thermische geleidbaarheid zorgt ervoor dat de oppervlaktetemperatuur van de basis uniform is en dat de kwaliteit van de film consistent is.

Zeer zuivere grafietelektrode (etsmachine)

In de etsmachine kunt u dit gebruiken om plasma te genereren voor het nauwkeurig etsen van halfgeleidermaterialen. Het heeft een goed elektrisch geleidingsvermogen en corrosiebestendigheid en kan stabiel werken in een hoogspannings-, sterk elektrisch veld en corrosieve gasomgeving. De hoge zuiverheid kan de introductie van onzuiverheden tijdens het etsen voorkomen, om de etsnauwkeurigheid en apparaatprestaties te garanderen.

Grafietmallen voor sinteren (elektronische apparaten)

Een groot aantal grafiet mallen worden gebruikt voor het sinteren van elektronische apparaten. Het heeft goede bewerkingsprestaties en kan worden aangepast aan verschillende elektronische apparaatvormen. Met hoge weerstand en stabiliteit bij hoge temperatuur, bestand tegen hoge temperatuur en hoge druk tijdens het sinteren. Het zorgt voor de vorm en grootte nauwkeurigheid van elektronische apparaten in sinteren, het bevorderen van de interne materiaal strakke binding. En het verbetert de prestaties en betrouwbaarheid van het apparaat.

Voordelen van grafietmaterialen

Uitstekende weerstand tegen hoge temperaturen

Het smeltpunt van grafiet bereikt 3652-3697 ℃, die de extreme temperatuur van de halfgeleiderproductie op hoge temperatuur kan weerstaan. Het kan de stabiliteit van de structuur behouden en een betrouwbare garantie bieden voor behandeling bij hoge temperaturen.

Goede elektrische en thermische geleidbaarheid

Het heeft een goed elektrisch geleidingsvermogen, kan snel stroom geleiden en plasma genereren. Goede thermische geleidbaarheid, snelle warmteoverdracht, bevorderlijk voor het verbeteren van de precisie en efficiëntie van de temperatuurregeling van het halfgeleiderproductieproces.

Mechanische stabiliteit en verwerkingsprestaties

Het heeft een zachte textuur maar een goede mechanische stabiliteit bij hoge temperatuur, en kan normaal worden gebruikt. De verwerkingsprestaties zijn goed en je kunt er verschillende onderdelen van maken door te snijden en andere processen om aan de productiebehoeften te voldoen.

De marktstatus van grafietmaterialen voor halfgeleiders

Met de krachtige ontwikkeling van de halfgeleiderindustrie blijft de vraag naar grafietmaterialen voor halfgeleiders stijgen. En de wereldmarkt groeit gestaag. Internationaal bekende materiaalondernemingen met voordelen op het gebied van technologie en productiecapaciteit hebben een groot aandeel. Binnenlandse ondernemingen verhogen ook hun investeringen in onderzoek en ontwikkeling en verbeteren hun concurrentievermogen. De halfgeleidertechnologie beweegt zich in de richting van hoge-precisie, wafers van groot formaat, die hogere prestaties van grafietmaterialen vereisen. En het drijven van leveranciers om te blijven innoveren en producten te upgraden.

Conclusie

Grafiet is geen halfgeleider, maar door zijn unieke fysische en chemische eigenschappen speelt het een grote rol in alle aspecten van halfgeleiderproductie. Door zijn hoge temperatuurbestendigheid, goede elektrische en thermische geleidbaarheid, mechanische stabiliteit en goede verwerkingsprestaties is het een onmisbaar materiaal voor de productie.