Under ferskate koalstofmaterialen falt pyrolytysk grafyt op troch syn tige kontrolearbere laachstruktuer en ekstreme anisotropie. Oars as natuerlik grafyt wurdt pyrolytysk grafyt net direkt ôflaat fan mineralen. Ynstee dêrfan wurdt it produsearre troch gemyske dampôfsetting (CVD) by hege temperatuer, wêrby't koalwetterstofgassen ûntbûn en ôfset wurde yn lagen fan koalstofatomen by temperatueren boppe 2000 °C, wat resulteart yn in tige oriïntearre en ekstreem suvere keunstmjittige grafytstruktuer. Dizze presys kontrolearbere tariedingsmetoade lit it oriïntaasje-ôfhinklike skaaimerken sjen litte yn wichtige eigenskippen lykas termyske gelieding, elektryske gelieding en magnetyske respons, skaaimerken dy't net te evenaren binne troch natuerlik grafyt.

I. Wat is pyrolytysk grafyt?

Pyrolytysk grafyt is in heech oriïntearre koalstofmateriaal dat taret wurdt troch in hege-temperatuer pyrolytyske dampôfsettingsproses (CVD). It brûkt typysk koalwetterstofgassen (lykas metaan) om koalstofatomen te ûntbinen en ôf te setten ûnder hege-temperatuer (meastal >2000 ℃) en lege-drukomstannichheden. Dizze atomen wurde dan ûnderwurpen oan hege-temperatuer gloeien om in heech oardere rangskikking fan 'e koalstoflagen te garandearjen, wat resulteart yn in grafytstruktuer mei ekstreem hege oriïntaasje.

II. Foardielen fan pyrolytysk grafyt (PG) yn healgeleiderprosessen

1. Ionenymplantaasje:

Yn it ionenimplantaasjeproses wurdt PG benammen brûkt om hege-presyzje poarten (rasters) en elektroden te meitsjen.

●Ioanymplantaasjeresistinsje: Ionenstralen hawwe ekstreem hege enerzjy. Tradisjonele molybdeen (Mo) of wolfraam (W) poarten sille fysyk sputterjen ûndergean ûnder langdurige ionbombardemint. Dit feroarsaket net allinich dat de poarte sels tinner wurdt en misfoarmet, mar de sputterde metaalatomen wurde ek in serieuze boarne fan metaalfersmoarging. PG toant ekstreem sterke wjerstân tsjin sputterkorrosje (ekstreem lege etssnelheid), en syn libbensdoer is typysk ferskate kearen dy fan metalen komponinten.

● Ferbettere krektens fan 'e strielstroom: Omdat PG slijtvast is, kin de iepeninggrutte fan 'e poarte oer in lange perioade stabyl bliuwe. Dit soarget derfoar dat de fokus en hoeke fan 'e ionstriel oer in lange perioade stabyl bliuwe, wat krúsjaal is foar avansearre prosessen (lykas 7nm en 5nm) wêr't de easken foar de ymplantaasjehoek ekstreem heech binne.

● Uitstekend termysk behear: Troch gebrûk te meitsjen fan 'e ekstreem hege termyske geliedingsfermogen yn it flak fan PG (sawat 4-5 kear dy fan koper), kin it de waarmte dy't ûntstiet troch ionbombardemint fluch lâns it flak ferspriede, wêrtroch lokale oerferhitting en deformaasje foarkommen wurdt.

2. MOCVD en epitaksy: benammen brûkt foar substraatcoating

Yn LED-produksje (GaN-proses) of silisium-epitaksiale prosessen is it meast brûkte grafytsubstraat (Susceptor) net it orizjinele grafyt op it oerflak, mar is it meast bedekt mei in tichte laach PG of SiC.

● Sealer: Hoewol isostatysk parse grafyt ticht is, is it noch altyd mikroskopysk poreus, adsorbearret it maklik gassen en lit dieltsjes of ûnreinheden frij by hege temperatueren. De PG-coating, ôfset fia CVD, berikt in tichtens tichtby de teoretyske tichtens, wêrtroch't de grafytmatrix folslein ôfsletten wurdt, foarkomt dat grafytdieltsjes falle en de wafer fersmoargje, en ek it frijkommen fan ûnreinheidsgassen út it grafyt blokkearret.

● Gemyske korrosjebestriding: It MOCVD-proses brûkt grutte hoemannichten ammoniak (NH3) en metaal-organyske boarnen, dy't ekstreem korrosyf binne. De PG-laach is gemysk ekstreem inert, wêrtroch't it ynterne grafytsubstraat effektyf beskerme wurdt tsjin korrosje.

● Swarte lichemstrieling en temperatueruniformiteit: PG hat poerbêste swarte lichemstrielingskarakteristiken, wat bydraacht oan 'e krektens fan ynfrareadtermometrie. De superieure termyske geliedingsfermogen helpt ek om in unifoarmer oerflaktemperatuer fan it substraat te garandearjen, wat direkt de dikte en gearstallingsuniformiteit fan 'e epitaksiale laach bepaalt.

3. Hege-temperatuerferwaarmingsapparaten:

PBN/PG-kompositkachels wurde faak fûn yn PVD- of CVD-keamers mei ekstreem hege easken foar skjinens. Dizze kachels brûke gjin tradisjonele metalen triedden, mar brûke ynstee PG as de laach fan ferwaarmingsweerstand.

● Ultra-skjin ferwaarmingselemint: Metalen ferwaarmingseleminten binne gefoelich foar it ferdampen fan metaalûnreinheden by hege temperatueren. Pyrolytysk grafyt sels is koalstof, mei in suverens fan mear as 99.999%. Sels mei spoaren fan ferdamping is koalstof in relatyf "freonlik" elemint yn healgeleiderprosessen (yn ferliking mei goud, koper, izer, ensfh.), wêrtroch it risiko op metaalfersmoarging signifikant ferminderet.

● Ultrasnelle reaksje: PG-ferwaarmingsapparaten hawwe in tige lytse waarmtekapasiteit, wat resulteart yn ekstreem rappe ferwaarmings- en koelingssnelheden (termyske reaksje). Dit is tige foardielich foar prosessen dy't rappe termyske syklus (RTP) fereaskje, wêrtroch't de trochfier signifikant ferbettere wurdt.

● Oanpast temperatuerfjild: Troch it ûntwerpen fan it sirkwypad (serpentine bedrading) fan 'e PG-laach, kin de temperatuerfjildferdieling presys ûntwurpen wurde om waarmteferlies oan 'e rânen fan' e holte te kompensearjen, wêrtroch't in ekstreem hege wafertemperatueruniformiteit berikt wurdt.

4. Plasma-ets: "Leechferlies" elektroden

By droech etsen, benammen yn tige korrosive omjouwings mei gassen op basis fan fluor of chloor.

● Ferfanging foar verbruiksartikelen: Wylst ienkristal silisium of SiC ek brûkt wurde as elektroden, kinne fokusringen of elektrodeplaten makke fan PG yn bepaalde oanpaste prosessen, fanwegen har tichtens en gemyske wjerstân, de ferfangingsfrekwinsje ferminderje en de eigendomskosten (CoO) ferleegje.

III. Tapassingen fan pyrolytysk grafyt yn healgeleiderprosessen

Troch syn hege suverens, hege-temperatuerstabiliteit, ekstreem lege gaspermeabiliteit, poerbêste termyske geliedingsfermogen en kontrolearbere anisotropie is pyrolytyske grafyt (PG) in ûnmisber materiaal op basis fan koalstof wurden yn healgeleiderapparatuer. Yn in protte krityske prosesomjouwings (hege temperatuer, fakuüm, plasma, korrosive gassen) biedt PG, yn ferliking mei metalen of keramyk, hegere stabiliteit en in leger fersmoargingsrisiko, en wurdt dêrom in soad brûkt yn apparatuer foar it ferwurkjen fan healgeleiderwafers en konsumearbere komponinten.

1. Tapassingen yn CVD/PECVD/MOCVD-apparatuer

① Ferwaarmingssubstraat en termyske homogenisaasjekomponinten

Pyrolytysk grafyt (PG) kin brûkt wurde as in hege-temperatuer ferwaarmingsplaat of efterplaatmateriaal.

● Susceptor yn MOCVD epitaksiale groeireaksjekeamer

● Stipestruktuer fan ferwaarmingseleminten yn hege-temperatuer CVD-ovens

②Susceptor Coating Substraat

In protte MOCVD-prosessen brûke SiC-coated Pyrolytic Graphite.

Foardielen fan pyrolytyske grafyt:

● Lege gaspermeabiliteit, wêrtroch't de stabiliteit fan 'e SiC-coating garandearre wurdt

● Gjin deformaasje by hege temperatueren, wêrtroch in stabile wafertemperatuerferdieling behâlden wurdt

● Lichtgewicht, ferminderet de traachheid fan rotearjende systemen

Pyrolytic Graphite Coated Crucible

2. Tapassingen yn etsapparatuer

Holtebekleding en strukturele komponinten fan reaksjesône

Pyrolytysk grafyt fertoant poerbêste korrosjebestriding en hege temperatuerstabiliteit yn plasma-omjouwings, wêrtroch it geskikt is as in reaksjekeamerbekledingsmateriaal of konsumpsjemateriaal:

●RIE, ICP-reaksjekeamerkomponinten

● Plasma-baffles, reflektors

● Elektrode-efterplaten of isolearjende komponinten (ôfhinklik fan ûntwerp)

3. Tapassingen yn hege-temperatuer gloeien en waarmtebehanneling

Pyrolytysk grafyt is in wichtich ûnderdielmateriaal yn in protte hege-temperatuer waarmtebehannelingovens (> 1000 °C), ynklusyf:

● Snelle termyske ferwurking (RTP)

● Silisiumkarbid (SiC) epitaksiale ovens

● Hege-temperatuer gloeiovens

● Grafytboaten en -armaturen

4. Tapassingen yn waferladen/oerdracht en fixtures

PG, fanwegen syn hege suverens en lege dieltsjesfersmoarging, wurdt in soad brûkt yn 'e folgjende komponinten:

● Wafer-susceptor

●Waferdrager/boat

● Râne ring

● Gasstreambaffel

PG is benammen geskikt foar wafer-stipers yn hege-temperatuer epitaksy of gemyske reaksjeomjouwings.

5. Tapassingen yn Ionenymplantaasje

Pyrolytyske grafyt wurdt brûkt as:

●Straalstop

●Kollimator

● Heech-enerzjy ionabsorpsjekomponinten

6. Potinsjele tapassingen yn litografysystemen

Hoewol minder faak direkt brûkt as optyske komponinten, wurdt Pyrolytic Graphite ek brûkt yn:

● Heech-absorberende stroailjochtfallen

● Termyske kontrôlestrukturen foar optyske systemen

Troch syn poerbêste swarte lichemsabsorpsje-eigenskippen kin it effektyf ferstruid ljocht ûnderdrukke.