Узнайте о применении графита в производстве полупроводников

В бурно развивающейся полупроводниковой промышленности все виды материалов имеют решающее значение. Графит может показаться обычным, но он незаменим в производстве полупроводников, его уникальные свойства, от характеристик до применения, способствуют технологическому прогрессу.

Является ли графит полупроводником?

Нет, это не так. Проводимость полупроводников находится между проводниками и изоляторами, и на их электрические свойства сильно влияют температура и примеси. Кроме того, у них уникальная полосовая структура, которая может сильно изменить проводящие свойства за счет легирования. Хотя графит хорошо проводит электричество, его кристаллы расположены в виде гексагональных слоев и проводят электричество за счет делокализованных крупных π-связей. В нем нет полосовой структуры, которую можно точно регулировать, и электрические свойства не могут быть существенно изменены обычным легированием. Таким образом, это не полупроводник, а особый углеродный материал.

Основные свойства графита

Физические свойства

Кристаллическая структура

Графит имеет типичную слоистую кристаллическую структуру. В каждом слое атомы углерода расположены в гексагональной плотной двумерной сети плоскостей. Углерод в плоскости соединен ковалентными связями, длина связи составляет около 0,142 нм, угол связи - 120°. При этом на слой действуют слабые ван-дер-ваальсовы силы, что придает графиту уникальные физические свойства.

Плотность и твердость

Его плотность составляет около 2,09-2,23 г/см³, что дает преимущества в сценариях, где требуется вес. Твердость по шкале Мооса составляет всего 1-2, а текстура мягкая. Слои легко скользят относительно друг друга под действием внешних сил.

Химические свойства

Химическая стабильность

При нормальной температуре и давлении он обладает отличной химической стабильностью. Он нелегко вступает в реакцию с обычными реагентами и может сохранять стабильную структуру и характеристики в суровых химических условиях. Это связано с ковалентной структурой связи между атомами углерода, которая может противостоять большинству обычных химических воздействий.

Характеристики реакций с распространенными реагентами для производства полупроводников

В производстве полупроводников обычно используются сильные окислительные или коррозионные реагенты, такие как плавиковая и азотная кислота. В целом, он не вступает в значительную реакцию с этими реагентами, например, практически не влияет на плавиковую кислоту. И он может сохранять структурную целостность и функциональность производственного оборудования.

Применение графита во всех аспектах производства полупроводников

Изготовление пластин

В процессе производства пластин его можно использовать в основном для систем нагрева и поддержки. Рост пластин требует точного контроля температуры, графитовые нагреватели обладают хорошей электрической и тепловой проводимостью. Он может быстро и равномерно преобразовывать электрическую энергию в тепловую, обеспечивая стабильную высокотемпературную среду для роста пластин. Опорные части из графита могут выдерживать высокие температуры, обеспечивая стабильность пластин в процессе роста. А также помогают улучшить качество пластин и повысить эффективность производства.

Фотолитография

Фотолитография - важнейший этап производства полупроводников, требующий высокоточного позиционирования и стабильной рабочей среды. Для изготовления несущей платформы и некоторых ключевых компонентов литографического оборудования можно использовать графитовые материалы. Благодаря своей хорошей механической стабильности и низкому коэффициенту теплового расширения. В процессе литографии он может гарантировать точность относительного положения между литографической маской и пластиной. И уменьшить ошибку литографии, вызванную тепловым расширением и холодным сжатием, чтобы улучшить разрешение и точность литографии.

Травление и осаждение

В процессах травления и осаждения графит также играет важную роль. В процессе травления в травильной машине используется высокочистый графитовый электрод. Он может создавать стабильную плазму под действием электрического поля, осуществлять точное травление полупроводниковых материалов. В процессе осаждения графитовая основа используется для химического осаждения из паровой фазы (CVD) и других процессов. Для обеспечения стабильной поддержки и реакционной среды для роста пленки. Высокая температурная стабильность и химическая инертность графита позволяют ему сохранять стабильные характеристики во время этих высокотемпературных и высокоэнергетических процессов. А также обеспечивать качество и равномерность травления и осаждения.

Графитовые детали в производстве полупроводников

Графитовый нагреватель

Графитовый нагреватель широко используется в полупроводниковых нагревательных элементах. Он имеет низкое сопротивление, быстро нагревается, может достигать высокой температуры за короткое время, равномерно распределяет температуру. При отжиге пластин, эпитаксиальном росте и других процессах, требующих быстрого нагрева и точного контроля температуры, он может удовлетворить жесткие температурные требования. И обеспечивает оптимизацию свойств полупроводниковых материалов.

Графитовый тигель (монокристаллический кремний)

Графитовый тигель широко используется в производстве монокристаллического кремния. Для роста монокристаллического кремния необходима высокотемпературная чистая среда, он обладает высокой термостойкостью и хорошей химической стабильностью. Он не будет загрязнять монокристаллический кремний. Кроме того, он обладает хорошей теплопроводностью и равномерной теплопередачей, что способствует стабильному росту монокристаллический кремний и улучшает качество и урожайность.

Графитовая основа (CVD)

При химическом осаждении из паровой фазы (CVD) процесс, он является ключевым. Он обеспечивает стабильную поверхность для газофазной реакции и облегчает реакцию газообразных реагентов в пленках. Ровность поверхности и термическая стабильность связаны с качеством и однородностью пленки. А хорошая теплопроводность обеспечивает равномерную температуру поверхности основы и стабильное качество пленки.

Графитовый электрод высокой чистоты (травильная машина)

В травильной машине его можно использовать для генерации плазмы, чтобы добиться точного травления полупроводниковых материалов. Он обладает хорошей электропроводностью и коррозионной стойкостью, может стабильно работать в условиях высокого напряжения, сильного электрического поля и коррозионной газовой среды. Его высокая чистота позволяет избежать попадания примесей во время травления, чтобы обеспечить точность травления и производительность устройства.

Графитовые формы для спекания (электронные устройства)

Большое количество графитовые формы используются для спекания электронных устройств. Он имеет хорошие характеристики обработки и может быть настроен в соответствии с различными формами электронных устройств. Высокая прочность и стабильность при высокой температуре, может выдерживать высокую температуру и высокое давление во время спекания. Он обеспечивает точность формы и размера электронных устройств при спекании, способствует плотному прилеганию внутренних материалов. Это повышает производительность и надежность устройства.

Преимущества графитовых материалов

Отличная устойчивость к высоким температурам

Температура плавления графита достигает 3652-3697 ℃, что позволяет выдерживать экстремальные температуры высокотемпературного процесса производства полупроводников. Он может поддерживать стабильность структуры и обеспечивать надежную гарантию высокотемпературной обработки.

Хорошая электро- и теплопроводность

Он обладает хорошей электропроводностью, может быстро проводить ток и генерировать плазму. Хорошая теплопроводность, быстрая передача тепла, способствующая повышению точности и эффективности температурного контроля процесса производства полупроводников.

Механическая стабильность и эффективность обработки

Он имеет мягкую текстуру, но хорошую механическую стабильность при высокой температуре, может быть использован нормально. Обработка хороша, и вы можете превратить его в различные детали путем резки и других процессов для удовлетворения производственных потребностей.

Состояние рынка полупроводниковых графитовых материалов

С активным развитием полупроводниковой промышленности спрос на полупроводниковые графитовые материалы продолжает расти. И мировой рынок неуклонно растет. Всемирно известные предприятия по производству материалов, обладающие технологическими и производственными преимуществами, занимают большую долю. Отечественные предприятия также увеличивают инвестиции в исследования и разработки, повышая конкурентоспособность. Полупроводниковая технология движется в сторону высокоточных пластин большого размера, которые требуют более высоких характеристик графитовых материалов. И это заставляет поставщиков продолжать внедрять инновации и модернизировать продукцию.

Заключение

Графит не является полупроводником, но благодаря своим уникальным физическим и химическим свойствам он играет большую роль во всех аспектах производства полупроводников. Благодаря своей высокой термостойкости, хорошей электро- и теплопроводности, механической стабильности и хорошим технологическим характеристикам, он является незаменимым материалом для производства.