Renseteknologi av grafitt i SiC-halvleder

Anvendelse av grafitt i SiC-halvledere og viktigheten av renhet

Grafitter avgjørende for å produsere silisiumkarbid (SiC) halvledere, kjent for sine eksepsjonelle termiske og elektriske egenskaper. Dette gjør SiC ideell for applikasjoner med høy effekt, høy temperatur og høy frekvens. I SiC-halvlederproduksjon,grafittbrukes ofte tildigler, varmeovner og andre høytemperaturbehandlingskomponenterpå grunn av sin utmerkede varmeledningsevne, kjemiske stabilitet og motstand mot termisk sjokk. Effektiviteten til grafitt i disse rollene avhenger imidlertid sterkt av dens renhet. Urenheter i grafitt kan introdusere uønskede defekter i SiC-krystallene, forringe ytelsen til halvlederenhetene og redusere det totale produksjonsprosessutbyttet. Med den økende etterspørselen etter SiC-halvledere i bransjer som elektriske kjøretøy, fornybar energi og telekommunikasjon, har behovet for ultraren grafitt blitt mer kritisk. Grafitt med høy renhet sikrer at de strenge kvalitetskravene til SiC-halvledere oppfylles, noe som gjør det mulig for produsenter å produsere enheter med overlegen ytelse og pålitelighet. Derfor er utviklingen av avanserte rensemetoder for å oppnå ultrahøy renhet igrafitter avgjørende for å støtte neste generasjon SiC-halvlederteknologier.

Fysisk-kjemisk rensing

Den kontinuerlige utviklingen av renseteknologi og den raske utviklingen av tredjegenerasjons halvlederteknologi har ført til fremveksten av en ny grafittrensemetode kjent som fysisk-kjemisk rensing. Denne metoden innebærer plasseringgrafittprodukteri en vakuumovn for oppvarming. Ved å øke vakuumet i ovnen vil urenheter i grafittproduktene fordampe når de når sitt mettede damptrykk. I tillegg brukes halogengass til å omdanne oksidene med høyt smeltepunkt og kokepunkt i grafitturenhetene til halogenider med lavt smeltepunkt og kokepunkt, for å oppnå ønsket renseeffekt.

Grafittprodukter med høy renhetfor tredjegenerasjons halvledere gjennomgår silisiumkarbid typisk rensing ved hjelp av fysiske og kjemiske metoder, med et renhetskrav på ≥99,9995 %. I tillegg til renhet er det spesifikke krav til innholdet av visse urenhetselementer, slik som B-urenhetsinnhold ≤0,05 × 10^-6 og Al-urenhetsinnhold ≤0,05 ×10^-6.

Økning av ovnstemperaturen og vakuumnivået fører til automatisk fordampning av noen urenheter i grafittproduktene, og oppnår dermed fjerning av urenheter. For urenheter som krever høyere temperaturer for fjerning, brukes halogengass for å omdanne dem til halogenider med lavere smelte- og kokepunkter. Gjennom kombinasjonen av disse metodene fjernes urenheter i grafitt effektivt.

For eksempel introduseres klorgass fra halogengruppen under renseprosessen for å omdanne oksider i grafitturenheter til klorider. På grunn av de betydelig lavere smelte- og kokepunktene til klorider sammenlignet med deres oksider, kan urenheter i grafitt fjernes uten behov for svært høye temperaturer.

Renseprosess

Før du renser grafittprodukter med høy renhet som brukes i tredjegenerasjons SiC-halvledere, er det viktig å bestemme den passende prosessplanen basert på den ønskede endelige renheten, nivåene av spesifikke urenheter og den opprinnelige renheten til grafittproduktene. Prosessen må fokusere på å selektivt fjerne kritiske elementer som bor (B) og aluminium (Al). Renseplanen er formulert ved å vurdere start- og målrenhetsnivåer, samt kravene til spesifikke elementer. Dette innebærer å velge den optimale og mest kostnadseffektive renseprosessen, som inkluderer å bestemme halogengass, ovnstrykk og prosesstemperaturparametere. Disse prosessdataene blir deretter lagt inn i renseutstyret for å utføre prosedyren. Etter rensing utføres tredjeparts testing for å verifisere samsvar med de nødvendige standardene, og de kvalifiserte produktene leveres til sluttbrukeren.