Rensningsteknologi af grafit i SiC-halvleder

Anvendelse af grafit i SiC-halvledere og betydningen af ​​renhed

Grafiter afgørende for fremstilling af siliciumcarbid (SiC) halvledere, kendt for deres exceptionelle termiske og elektriske egenskaber. Dette gør SiC ideel til applikationer med høj effekt, høj temperatur og høj frekvens. I SiC-halvlederfremstilling,grafiter almindeligt brugt tildigler, varmeapparater og andre højtemperaturbearbejdningskomponenterpå grund af dens fremragende varmeledningsevne, kemiske stabilitet og modstandsdygtighed over for termisk stød. Effektiviteten af ​​grafit i disse roller afhænger dog stærkt af dens renhed. Urenheder i grafit kan introducere uønskede defekter i SiC-krystallerne, forringe ydeevnen af ​​halvlederenhederne og reducere det samlede udbytte af fremstillingsprocessen. Med den stigende efterspørgsel efter SiC-halvledere i industrier som elektriske køretøjer, vedvarende energi og telekommunikation er behovet for ultraren grafit blevet mere kritisk. Grafit med høj renhed sikrer, at de strenge kvalitetskrav til SiC-halvledere overholdes, hvilket gør det muligt for producenterne at producere enheder med overlegen ydeevne og pålidelighed. Derfor er udviklingen af ​​avancerede oprensningsmetoder for at opnå ultrahøj renhed igrafiter afgørende for at understøtte den næste generation af SiC-halvlederteknologier.

Fysisk-kemisk oprensning

Den kontinuerlige udvikling af rensningsteknologi og den hurtige udvikling af tredjegenerations halvlederteknologi har ført til fremkomsten af ​​en ny grafitrensningsmetode kendt som fysisk-kemisk rensning. Denne metode involverer placeringgrafitprodukteri en vakuumovn til opvarmning. Ved at øge vakuumet i ovnen vil urenheder i grafitprodukterne fordampe, når de når deres mættede damptryk. Derudover bruges halogengas til at omdanne oxiderne med højt smeltepunkt og kogepunkt i grafiturenhederne til lavtsmeltende og kogende halogenider, hvilket opnår den ønskede rensningseffekt.

Grafitprodukter med høj renhedfor tredje generation af halvledere gennemgår siliciumcarbid typisk oprensning ved hjælp af fysiske og kemiske metoder med et renhedskrav på ≥99,9995%. Ud over renhed er der specifikke krav til indholdet af visse urenhedselementer, såsom B-urenhedsindhold ≤0,05 × 10^-6 og Al-urenhedsindhold ≤0,05 ×10^-6.

Forøgelse af ovntemperaturen og vakuumniveauet fører til automatisk fordampning af nogle urenheder i grafitprodukterne, hvorved der opnås urenhedsfjernelse. For urenhedselementer, der kræver højere temperaturer til fjernelse, bruges halogengas til at omdanne dem til halogenider med lavere smelte- og kogepunkter. Gennem kombinationen af ​​disse metoder fjernes urenheder i grafit effektivt.

For eksempel indføres klorgas fra halogengruppen under rensningsprocessen for at omdanne oxider i grafiturenheder til chlorider. På grund af de væsentligt lavere smelte- og kogepunkter for chlorider sammenlignet med deres oxider, kan urenheder i grafit fjernes uden behov for meget høje temperaturer.

Oprensningsproces

Før oprensning af højrente grafitprodukter, der anvendes i tredjegenerations SiC-halvledere, er det vigtigt at bestemme den passende procesplan baseret på den ønskede endelige renhed, niveauerne af specifikke urenheder og den oprindelige renhed af grafitprodukterne. Processen skal fokusere på selektivt at fjerne kritiske elementer som bor (B) og aluminium (Al). Oprensningsplanen er formuleret ved at vurdere start- og målrenhedsniveauer samt kravene til specifikke elementer. Dette involverer valg af den optimale og mest omkostningseffektive rensningsproces, som omfatter bestemmelse af halogengas, ovntryk og procestemperaturparametre. Disse procesdata indlæses derefter i renseudstyret for at udføre proceduren. Efter oprensning udføres tredjepartstest for at verificere overholdelse af de påkrævede standarder, og de kvalificerede produkter leveres til slutbrugeren.