Teknologi Pemurnian Grafit dalam semikonduktor SiC

Aplikasi Grafit dalam Semikonduktor SiC dan Kepentingan Ketulenan

grafitadalah penting dalam menghasilkan semikonduktor Silicon Carbide (SiC), yang terkenal dengan sifat terma dan elektrik yang luar biasa. Ini menjadikan SiC sesuai untuk aplikasi berkuasa tinggi, suhu tinggi dan frekuensi tinggi. Dalam pembuatan semikonduktor SiC,grafitbiasa digunakan untukpijar, pemanas dan komponen pemprosesan suhu tinggi yang lainkerana kekonduksian haba yang sangat baik, kestabilan kimia, dan rintangan kepada kejutan haba. Walau bagaimanapun, keberkesanan grafit dalam peranan ini sangat bergantung pada ketulenannya. Kekotoran dalam grafit boleh menyebabkan kecacatan yang tidak diingini pada kristal SiC, merendahkan prestasi peranti semikonduktor, dan mengurangkan hasil keseluruhan proses pembuatan. Dengan peningkatan permintaan untuk semikonduktor SiC dalam industri seperti kenderaan elektrik, tenaga boleh diperbaharui, dan telekomunikasi, keperluan untuk grafit ultra-tulen telah menjadi lebih kritikal. Grafit ketulenan tinggi memastikan keperluan kualiti ketat semikonduktor SiC dipenuhi, membolehkan pengeluar menghasilkan peranti dengan prestasi dan kebolehpercayaan yang unggul. Oleh itu, pembangunan kaedah penulenan lanjutan untuk mencapai ketulenan ultra tinggi dalamgrafitadalah penting untuk menyokong teknologi semikonduktor SiC generasi akan datang.

Pembersihan Fisikokimia

Kemajuan berterusan teknologi penulenan dan perkembangan pesat teknologi semikonduktor generasi ketiga telah membawa kepada kemunculan kaedah penulenan grafit baharu yang dikenali sebagai penulenan fizikokimia. Kaedah ini melibatkan meletakkanproduk grafitdalam relau vakum untuk pemanasan. Dengan meningkatkan vakum dalam relau, kekotoran dalam produk grafit akan meruap apabila ia mencapai tekanan wap tepunya. Selain itu, gas halogen digunakan untuk menukar oksida takat lebur dan takat didih tinggi dalam bendasing grafit kepada halida takat lebur dan takat didih rendah, mencapai kesan penulenan yang diingini.

Produk grafit ketulenan tinggiuntuk karbida silikon semikonduktor generasi ketiga biasanya menjalani penulenan menggunakan kaedah fizikal dan kimia, dengan keperluan ketulenan ≥99.9995%. Selain ketulenan, terdapat keperluan khusus untuk kandungan unsur kekotoran tertentu, seperti kandungan kekotoran B ≤0.05 × 10^-6 dan kandungan kekotoran Al ≤0.05 × 10^-6.

Meningkatkan suhu relau dan tahap vakum membawa kepada pemeruapan automatik beberapa kekotoran dalam produk grafit, sekali gus mencapai penyingkiran kekotoran. Untuk unsur kekotoran yang memerlukan suhu yang lebih tinggi untuk penyingkiran, gas halogen digunakan untuk menukarnya kepada halida dengan takat lebur dan didih yang lebih rendah. Melalui gabungan kaedah ini, kekotoran dalam grafit disingkirkan dengan berkesan.

Sebagai contoh, gas klorin daripada kumpulan halogen diperkenalkan semasa proses penulenan untuk menukar oksida dalam bendasing grafit kepada klorida. Disebabkan oleh takat lebur dan takat didih klorida yang jauh lebih rendah berbanding dengan oksidanya, kekotoran dalam grafit boleh dikeluarkan tanpa memerlukan suhu yang sangat tinggi.

Proses Pemurnian

Sebelum menulenkan produk grafit ketulenan tinggi yang digunakan dalam semikonduktor SiC generasi ketiga, adalah penting untuk menentukan pelan proses yang sesuai berdasarkan ketulenan akhir yang dikehendaki, tahap kekotoran khusus dan ketulenan awal produk grafit. Proses mesti memberi tumpuan kepada penyingkiran unsur kritikal secara terpilih seperti boron (B) dan aluminium (Al). Pelan penulenan dirumuskan dengan menilai tahap ketulenan awal dan sasaran, serta keperluan untuk elemen tertentu. Ini melibatkan pemilihan proses penulenan yang optimum dan paling kos efektif, termasuk menentukan gas halogen, tekanan relau dan parameter suhu proses. Data proses ini kemudiannya dimasukkan ke dalam peralatan penulenan untuk menjalankan prosedur. Selepas penulenan, ujian pihak ketiga dijalankan untuk mengesahkan pematuhan dengan piawaian yang diperlukan, dan produk yang layak dihantar kepada pengguna akhir.