Технология очистки графита в полупроводнике SiC

Применение графита в полупроводниках SiC и важность чистоты

Графитимеет жизненно важное значение в производстве полупроводников из карбида кремния (SiC), известных своими исключительными тепловыми и электрическими свойствами. Это делает SiC идеальным для мощных, высокотемпературных и высокочастотных приложений. В производстве полупроводников SiCграфитобычно используется длятигли, нагреватели и другие компоненты высокотемпературной обработкиблагодаря своей превосходной теплопроводности, химической стабильности и устойчивости к тепловому удару. Однако эффективность графита в этих целях во многом зависит от его чистоты. Примеси в графите могут привести к нежелательным дефектам в кристаллах SiC, ухудшить характеристики полупроводниковых устройств и снизить общую производительность производственного процесса. С ростом спроса на полупроводники SiC в таких отраслях, как электромобили, возобновляемые источники энергии и телекоммуникации, потребность в сверхчистом графите становится все более острой. Графит высокой чистоты обеспечивает соблюдение строгих требований к качеству полупроводников SiC, что позволяет производителям производить устройства с превосходными характеристиками и надежностью. Поэтому разработка передовых методов очистки для достижения сверхвысокой чистоты вграфитнеобходим для поддержки следующего поколения полупроводниковых технологий SiC.

Физико-химическая очистка

Постоянное развитие технологий очистки и быстрое развитие полупроводниковой технологии третьего поколения привели к появлению нового метода очистки графита, известного как физико-химическая очистка. Этот метод предполагает размещениеграфитовые изделияв вакуумной печи для нагрева. При увеличении вакуума в печи примеси в графитовых изделиях будут улетучиваться, когда они достигнут давления насыщенного пара. Кроме того, газообразный галоген используется для преобразования оксидов с высокой температурой плавления и температуры кипения, содержащихся в примесях графита, в галогениды с низкой температурой плавления и температуры кипения, достигая желаемого эффекта очистки.

Изделия из графита высокой чистотыполупроводниковый карбид кремния третьего поколения обычно подвергается очистке с использованием физических и химических методов с требованием чистоты ≥99,9995%. Помимо чистоты, существуют особые требования к содержанию определенных элементов-примесей, таких как содержание примеси B ≤0,05 × 10^-6 и содержание примеси Al ≤0,05 ×10^-6.

Повышение температуры печи и уровня вакуума приводит к автоматическому улетучиванию некоторых примесей в графитовых изделиях, что обеспечивает удаление примесей. Для примесных элементов, требующих более высоких температур для удаления, используется газообразный галоген для преобразования их в галогениды с более низкими температурами плавления и кипения. Благодаря сочетанию этих методов эффективно удаляются примеси из графита.

Например, газообразный хлор из группы галогенов вводится в процессе очистки для преобразования оксидов примесей графита в хлориды. Благодаря значительно более низким температурам плавления и кипения хлоридов по сравнению с их оксидами, примеси из графита можно удалять без применения очень высоких температур.

Процесс очистки

Прежде чем очищать графитовые продукты высокой чистоты, используемые в полупроводниках SiC третьего поколения, важно определить соответствующий план процесса, основанный на желаемой конечной чистоте, уровнях специфических примесей и начальной чистоте графитовых продуктов. Процесс должен быть сосредоточен на избирательном удалении критически важных элементов, таких как бор (B) и алюминий (Al). План очистки формулируется путем оценки начального и целевого уровней чистоты, а также требований к конкретным элементам. Это предполагает выбор оптимального и наиболее экономически эффективного процесса очистки, который включает определение газообразного галогена, давления в печи и температурных параметров процесса. Эти данные процесса затем вводятся в очистное оборудование для выполнения процедуры. После очистки проводятся сторонние испытания для проверки соответствия требуемым стандартам, и сертифицированная продукция доставляется конечному пользователю.