Saiba mais sobre o grafite na produção de semicondutores

No setor de semicondutores em expansão, todos os tipos de materiais são cruciais. O grafite pode parecer comum, mas é indispensável na produção de semicondutores com suas propriedades exclusivas, desde as características até as aplicações, para promover o progresso tecnológico.

O grafite é um semicondutor?

Não, não é. A condutividade dos semicondutores está entre condutores e isolantes, e suas propriedades elétricas são muito afetadas pela temperatura e pelas impurezas. E eles têm uma estrutura de banda exclusiva, que pode alterar muito as propriedades condutoras por meio de dopagem. Embora o grafite conduza bem a eletricidade, seus cristais estão dispostos em camadas hexagonais e conduzem eletricidade por meio de grandes ligações π deslocalizadas. Não há uma estrutura de banda que possa ser regulada com precisão, e as propriedades elétricas não podem ser alteradas significativamente pela dopagem convencional. Portanto, não se trata de um semicondutor, mas de um material de carbono especial.

Propriedades básicas do grafite

Propriedades físicas

Estrutura cristalina

O grafite tem uma estrutura cristalina típica em camadas. Cada camada de átomos de carbono está disposta em uma rede plana bidimensional hexagonal e densa. E o carbono no plano é conectado por ligações covalentes, o comprimento da ligação é de cerca de 0,142 nm, o ângulo de ligação é de 120°. E a camada é influenciada por uma força fraca de van der Waals, o que confere ao grafite propriedades físicas exclusivas.

Densidade e dureza

Sua densidade é de cerca de 2,09-2,23g /cm³, o que traz vantagens em cenários em que o peso é necessário. A dureza Mohs é de apenas 1 a 2, e a textura é macia. E as camadas são fáceis de deslizar relativamente sob a ação de forças externas.

Propriedades químicas

Estabilidade química

Sob temperatura e pressão normais, tem excelente estabilidade química. Não é fácil reagir com reagentes comuns e pode manter a estrutura e o desempenho estáveis em ambientes químicos adversos. Isso se deve à estrutura de ligação covalente entre os átomos de carbono, que pode resistir à maioria dos ataques químicos convencionais.

Características de reação com reagentes comuns de produção de semicondutores

Reagentes oxidantes ou corrosivos fortes, como o ácido fluorídrico e o ácido nítrico, são comumente usados na produção de semicondutores. Em geral, ele não reage significativamente com esses reagentes, como quase nenhum efeito com o ácido fluorídrico. Além disso, ele pode manter a integridade estrutural e a função do equipamento de produção.

Aplicação do grafite em todos os aspectos da produção de semicondutores

Fabricação de wafer

No processo de fabricação de wafer, ele pode ser usado principalmente para sistemas de aquecimento e suporte. O crescimento do wafer exige um controle preciso da temperatura, e os aquecedores de grafite têm boa condutividade elétrica e térmica. Ele pode converter rápida e uniformemente a energia elétrica em calor, proporcionando um ambiente estável de alta temperatura para o crescimento do wafer. As peças de suporte feitas de grafite podem suportar altas temperaturas e garantir a estabilidade do wafer durante o processo de crescimento. E ajudam a melhorar a qualidade do wafer e a eficiência da produção.

Fotolitografia

A fotolitografia é uma etapa crucial na fabricação de semicondutores, exigindo posicionamento de alta precisão e um ambiente de trabalho estável. Você pode usar materiais de grafite para fabricar a plataforma de rolamento e alguns componentes importantes do equipamento de litografia. Devido à sua boa estabilidade mecânica e ao baixo coeficiente de expansão térmica. No processo de litografia, ele pode garantir a precisão da posição relativa entre a máscara de litografia e o wafer. E reduzir o erro de litografia causado pela expansão térmica e contração a frio, para melhorar a resolução e a precisão da litografia.

Gravura e deposição

No processo de gravação e deposição, o grafite também desempenha um papel importante. No processo de gravação, o eletrodo de grafite de alta pureza é usado na máquina de gravação. Ele pode produzir um plasma estável sob a ação de um campo elétrico e realizar a gravação precisa de materiais semicondutores. No processo de deposição, a base de grafite é usada para a deposição de vapor químico (CVD) e outros processos. Para fornecer um suporte estável e um ambiente de reação para o crescimento do filme. Sua estabilidade em altas temperaturas e inércia química permitem que ela mantenha um desempenho estável durante esses processos de alta temperatura e alta energia. E garantir a qualidade e a uniformidade da gravação e da deposição.

Peças de grafite na fabricação de semicondutores

Aquecedor de grafite

O aquecedor de grafite é comumente usado em elementos de aquecimento para fabricação de semicondutores. Ele tem baixa resistência, aquecimento rápido, pode atingir altas temperaturas em um curto espaço de tempo e distribuição uniforme de temperatura. No recozimento de wafer, no crescimento epitaxial e em outros processos que exigem aquecimento rápido e controle preciso da temperatura, ele pode atender aos rigorosos requisitos de temperatura. Além disso, garante a otimização das propriedades do material semicondutor.

Cadinho de grafite (silício monocristalino)

Cadinho de grafite é amplamente utilizado na produção de silício monocristalino. O crescimento do silício monocristalino precisa de um ambiente puro de alta temperatura, tem resistência a altas temperaturas e boa estabilidade química. Ele não poluirá o silício monocristalino. Além disso, tem boa condução de calor e transferência uniforme de calor, o que ajuda no crescimento estável do silício monocristalino. silício monocristalino e melhora a qualidade e o rendimento.

Base de grafite (CVD)

Na deposição de vapor químico (CVD), ele é a chave. Ele fornece uma superfície estável para a reação da fase gasosa e facilita a reação de reagentes gasosos em filmes. A planicidade e a estabilidade térmica da superfície estão relacionadas à qualidade e à uniformidade do filme. E uma boa condutividade térmica garante que a temperatura da superfície da base seja uniforme e que a qualidade do filme seja consistente.

Eletrodo de grafite de alta pureza (máquina de gravação)

Na máquina de gravação, você pode usá-lo para gerar plasma para obter uma gravação precisa de materiais semicondutores. Ele tem boa condutividade elétrica e resistência à corrosão, podendo trabalhar de forma estável em ambientes de alta tensão, forte campo elétrico e gás corrosivo. Sua alta pureza pode evitar a introdução de impurezas durante a gravação, para garantir a precisão da gravação e o desempenho do dispositivo.

Moldes de grafite para sinterização (dispositivos eletrônicos)

Um grande número de moldes de grafite são usados para sinterizar dispositivos eletrônicos. Ele tem bom desempenho de usinagem e pode ser personalizado de acordo com diferentes formatos de dispositivos eletrônicos. Alta resistência e estabilidade em alta temperatura, podendo suportar alta temperatura e alta pressão durante a sinterização. Garante a precisão da forma e do tamanho dos dispositivos eletrônicos durante a sinterização e promove a união firme do material interno. Além disso, melhora o desempenho e a confiabilidade do dispositivo.

Vantagens dos materiais de grafite

Excelente resistência a altas temperaturas

O ponto de fusão do grafite atinge 3652-3697 ℃, o que pode suportar a temperatura extrema do processo de alta temperatura da produção de semicondutores. Ele pode manter a estabilidade da estrutura e fornecer uma garantia confiável para o tratamento de alta temperatura.

Boa condutividade elétrica e térmica

Tem boa condutividade elétrica, pode conduzir rapidamente a corrente e gerar plasma. Boa condutividade térmica, rápida transferência de calor, propícia para melhorar a precisão e a eficiência do controle de temperatura do processo de produção de semicondutores.

Estabilidade mecânica e desempenho de processamento

Ele tem textura macia, mas boa estabilidade mecânica em alta temperatura, podendo ser usado normalmente. O desempenho do processamento é bom, e você pode transformá-lo em várias peças por meio de corte e outros processos para atender às necessidades de produção.

Status do mercado de materiais de grafite para semicondutores

Com o vigoroso desenvolvimento do setor de semicondutores, a demanda por materiais de grafite para semicondutores continua a aumentar. E o mercado global está crescendo de forma constante. Empresas de materiais de renome internacional, com vantagens em termos de tecnologia e capacidade de produção, ocupam uma grande fatia. As empresas nacionais também estão aumentando o investimento em pesquisa e desenvolvimento para aumentar a competitividade. A tecnologia de semicondutores está se movendo em direção a wafers de alta precisão e tamanho grande, o que exige maior desempenho dos materiais de grafite. Isso faz com que os fornecedores continuem a inovar e atualizar os produtos.

Conclusão

O grafite não é um semicondutor, mas, em virtude de suas propriedades físicas e químicas exclusivas, ele desempenha um papel importante em todos os aspectos da produção de semicondutores. Sua resistência a altas temperaturas, boa condutividade elétrica e térmica, estabilidade mecânica e bom desempenho de processamento são materiais indispensáveis para a produção.