電子半導體石(shí)墨是一種(zhǒng)高(gāo)純(chún)度(dù),高性(xìng)能的(dí)碳基功(gōng)能材料,廣泛應用(yòng)於半(bàn)導體(tǐ)製造的關鍵(jiàn)環節(jié)。其(qí)核(hé)心特性包括優異(yì)的導電性,導(dǎo)熱性(xìng),高(gāo)溫(wēn)穩定性(熔點超3000℃),化(huà)學惰(duò)性及低熱(rè)膨(péng)脹(zhàng)係數(shù),使(shǐ)其成(chéng)為晶圓加工,單(dān)晶生長和高(gāo)溫工藝(yì)中不(bù)可(kě)少(shǎo)的(dí)基礎(chǔ)材料。
在半導體(tǐ)工(gōng)業(yè)中(zhōng),高(gāo)純(chún)石(shí)墨(mò)(純度通常達(dá)99.99%以上,部(bù)分產品可(kě)達(dá)99.99995%)主要用於製(zhì)造熱(rè)場係統(tǒng)組(zǔ)件,如單晶(jīng)矽(guī)或碳化矽(guī)(SiC)生長爐(lú)中的坩(gān)堝(guō),加(jiā)熱器(qì),保(bǎo)溫筒(tǒng)和(hé)基座(zuò)。這些(xiē)部件需在(zài)2000℃以上的極d環(huán)境中(zhōng)長(cháng)期(qī)穩(wěn)定運行(háng),而(ér)石墨憑借(jiè)均匀的(dí)熱傳導性(xìng)能和抗(kàng)熱震(zhèn)能(néng)力,可有效減少晶體(tǐ)缺陷(xiàn),提升良品率(shuài)。此(cǐ)外,在外延工(gōng)藝中(zhōng),石墨(mò)托(tuō)盤作(zuò)為承載(zǎi)基板,因其尺寸穩定(dìng)性(xìng)好,能避免(miǎn)晶(jīng)圓(yuán)因熱應力產生裂(liè)紋。
1,晶(jīng)體生(shēng)長(長晶(jīng))熱(rè)場部(bù)件(jiàn)
這(zhè)是石墨(mò)用量(liáng)最(zuì)大(dà),要(yào)求(qiú)最(zuì)嚴苛的環節,主要用於矽(Si),碳化矽(guī)(SiC)等(děng)晶錠的(dí)拉製(zhì):
石墨坩堝:直接接觸(chù)高(gāo)溫熔(róng)體(矽(guī)約1420℃,碳化(huà)矽(guī)約2500℃+),盛裝(zhuāng)並熔化原料,要求(qiú)高(gāo)的純度和致(zhì)密度以(yǐ)防汙染。
加熱(rè)與(yǔ)熱場結構:包括(kuò)石墨加熱器(qì)(發(fā)熱(rè)體),保(bǎo)溫筒/罩(zhào)(隔熱),導流(liú)筒(tǒng)(引導氣(qì)流(liú)),坩堝托(承(chéng)重)等(děng),用於構建(jiàn)精(jīng)確的(dí)溫度梯度(dù)和熱場環(huán)境。
2,外(wài)延與(yǔ)薄膜(mó)沉(chén)積(jī)(CVD/MOCVD)承(chéng)載(zǎi)件
在(zài)矽外延,GaN(LED/射(shè)頻(pín)),SiC外延(yán)等工(gōng)藝(yì)中(zhōng):
石墨基座(托盤(pán)/盤):用於(yú)承(chéng)載晶(jīng)圓(Wafer)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)或(huò)靜(jìng)止加(jiā)熱(rè)。為(wéi)保(bǎo)證外(wài)延(yán)層均匀性和(hé)避免(miǎn)汙(wū)染(rǎn),高d基座通常表麵塗覆致密(mì)碳化矽(SiC塗(tú)層)。常(cháng)見(jiàn)形(xíng)狀(zhuàng)有(yǒu)煎(jiān)餅式(shì),桶式(shì)及行星(xīng)式(shì)(用於LED MOCVD)。
反應室內部件(jiàn):如(rú)襯裏,導流(liú)板等,需耐受反應氣體(tǐ)腐(fǔ)蝕(shí)。
3,離子(zǐ)注入(rù)機(jī)部件
離(lí)子注(zhù)入(rù)是將硼(péng),磷等(děng)雜質離子加速轟(hōng)擊晶圓以改變電學(xué)性能的(dí)關鍵工序:
高(gāo)純石墨部件(jiàn):用於(yú)製造飛行(háng)管(guǎn)(引導(dǎo)離子束路徑),各種(zhǒng)狹縫,電極(jí),電極罩,導(dǎo)管(guǎn),束終止器,屏蔽罩等。石墨(mò)的低(dī)原子序數(shù)使(shǐ)其抗離子轟(hōng)擊能力強,且(qiě)不(bù)易(yì)產(chǎn)生(shēng)金屬汙染(rǎn)。
4,等(děng)離(lí)子蝕(shí)刻(刻蝕)設備(bèi)部件
在晶(jīng)圓上(shàng)進行微細(xì)圖形(xíng)轉移時(shí),反應室部件會暴露於高能(néng)離(lí)子轟(hōng)擊(jī)和強腐蝕性氣(qì)體中:
石(shí)墨(mò)電極與(yǔ)內(nèi)襯:用作(zuò)上/下(xià)電(diàn)極(jí),側(cè)壁襯裏,聚(jù)焦(jiāo)環等(děng)。石(shí)墨在等(děng)離(lí)子(zǐ)環境下不(bù)易(yì)受(shòu)腐蝕,且(qiě)不(bù)會像某些金屬(shǔ)那樣產(chǎn)生有害汙染物,保(bǎo)障了刻(kè)蝕的精確度和潔(jié)淨(jìng)度(dù)。
5,熱處(chǔ)理(lǐ)與(yǔ)擴散(sàn)工藝部件
晶(jīng)圓(yuán)加熱器/載具:用於高(gāo)溫(wēn)退(tuì)火(RTA),氧化,擴(kuò)散(sàn)爐(lú)中的晶圓(yuán)承載盤,推板(bǎn),晶(jīng)舟(Boat)等,利用其(qí)優異的熱(rè)傳(chuán)導(dǎo)性(xìng)和熱穩(wěn)定性保證(zhèng)工藝(yì)溫(wēn)度均(jūn)匀。
爐(lú)管(guǎn)部件:某(mǒu)些高(gāo)溫爐的(dí)內襯(chèn)或(huò)結構件(jiàn)。
6,其(qí)他輔助(zhù)與電(diàn)子(zǐ)應(yīng)用(yòng)
多晶(jīng)矽(guī)生產:西(xī)門子法中(zhōng)用(yòng)於(yú)通(tōng)電加熱(rè)矽芯的石墨(mò)電(diàn)極。
電子封裝(zhuāng)與散(sàn)熱(rè):石(shí)墨散熱(rè)膜/片(常含(hán)石(shí)墨(mò)烯(xī)材料)用(yòng)於芯(xīn)片或(huò)電(diàn)子(zǐ)設(shè)備(bèi)散熱;石(shí)墨模(mó)具用於(yú)封(fēng)裝;高純(chún)石(shí)墨(mò)還(huán)可(kě)用於(yú)EDM(電(diàn)火花加工(gōng))電極製作精(jīng)密模(mó)具(jù)。
真空鍍(dù)膜:電子束蒸發鍍膜(mó)(E-gun)用(yòng)的石墨坩堝(guō)。
