Fost bosta materjali tal-karbonju, il-grafita pirolitika tispikka għall-istruttura f'saffi tagħha li tista' tiġi kkontrollata ħafna u l-anisotropija estrema tagħha. B'differenza mill-grafita naturali, il-grafita pirolitika mhijiex derivata direttament mill-minerali. Minflok, hija prodotta permezz ta' depożizzjoni kimika tal-fwar f'temperatura għolja (CVD), fejn il-gassijiet tal-idrokarburi jiġu dekomposti u depożitati f'saffi ta' atomi tal-karbonju f'temperaturi 'l fuq minn 2000°C, li jirriżultaw fi struttura tal-grafita artifiċjali orjentata ħafna u estremament pura. Dan il-metodu ta' preparazzjoni li tista' tiġi kkontrollata b'mod preċiż jippermettilha turi karatteristiċi dipendenti fuq l-orjentazzjoni fi proprjetajiet ewlenin bħall-konduttività termali, il-konduttività elettrika, u r-rispons manjetiku, karatteristiċi li l-grafita naturali ma tistax tqabbel magħhom.

I. X'inhi l-Grafita Pirolitika?

Il-grafita pirolitika hija materjal tal-karbonju orjentat ħafna ppreparat permezz ta' proċess ta' depożizzjoni tal-fwar pirolitiku (CVD) f'temperatura għolja. Tipikament tuża gassijiet tal-idrokarburi (bħall-metanu) biex tiddikomponi u tiddepożita atomi tal-karbonju f'kundizzjonijiet ta' temperatura għolja (ġeneralment >2000℃) u pressjoni baxxa. Dawn l-atomi mbagħad jiġu soġġetti għal ittemprar f'temperatura għolja biex jiġi żgurat arranġament ordnat ħafna tas-saffi tal-karbonju, li jirriżulta fi struttura tal-grafita b'orjentazzjoni estremament għolja.

II. Vantaġġi tal-Grafita Pirolitika (PG) fil-Proċessi tas-Semikondutturi

1. Impjantazzjoni tal-Joni:

Fil-proċess tal-impjantazzjoni tal-joni, il-PG jintuża primarjament għall-manifattura ta' xtiebi (grilji) u elettrodi ta' preċiżjoni għolja.

●Reżistenza għall-Impjantazzjoni tal-Joni: Ir-raġġi tal-joni għandhom enerġija estremament għolja. Il-bibien tradizzjonali tal-molibdenu (Mo) jew tat-tungstenu (W) jgħaddu minn sputtering fiżiku taħt bumbardament joniku fit-tul. Dan mhux biss jikkawża li l-bieb innifsu jirqaq u jiddeforma, iżda l-atomi tal-metall sputterizzati jsiru wkoll sors serju ta' kontaminazzjoni tal-metall. Il-PG juri reżistenza estremament qawwija għall-korrużjoni tal-sputtering (rata ta' inċiżjoni estremament baxxa), u l-ħajja tiegħu hija tipikament diversi drabi dik tal-komponenti tal-metall.

●Preċiżjoni Mtejba tal-Kurrent tar-Raġġ: Minħabba li l-PG huwa reżistenti għall-użu, id-daqs tal-apertura tal-bieb jista' jibqa' stabbli għal perjodu twil. Dan jiżgura li l-fokus u l-angolu tar-raġġ tal-jone jibqgħu stabbli għal perjodu twil, li huwa kruċjali għal proċessi avvanzati (bħal 7nm u 5nm) fejn ir-rekwiżiti tal-angolu tal-impjantazzjoni huma estremament għoljin.

●Ġestjoni Termali Eċċellenti: Billi tuża l-konduttività termali fil-pjan estremament għolja tal-PG (madwar 4-5 darbiet dik tar-ram), tista' tneħħi malajr is-sħana ġġenerata mill-bumbardament tal-joni tul il-pjan, u b'hekk tevita sħana żejda u deformazzjoni lokalizzata.

2. MOCVD u Epitaxy: Użati Primarjament għall-Kisi tas-Sottostrat

Fil-manifattura tal-LED (proċess GaN) jew proċessi epitassjali tas-silikon, l-aktar sottostrat tal-grafita użat komunement (Susceptor) mhuwiex il-grafita oriġinali fuq il-wiċċ tiegħu, iżda ġeneralment ikun mgħotti b'saff dens ta' PG jew SiC.

●Siġillant: Għalkemm il-grafita ppressata b'mod iżostattiku hija densa, xorta waħda hija mikroskopikament poruża, tassorbi l-gassijiet faċilment u tirrilaxxa partiċelli jew impuritajiet f'temperaturi għoljin. Il-kisi tal-PG, depożitat permezz ta' CVD, jikseb densità qrib id-densità teoretika, u jissiġilla kompletament il-matriċi tal-grafita, jipprevjeni li l-partiċelli tal-grafita jaqgħu u jikkontaminaw il-wejfer, u jimblokka wkoll ir-rilaxx ta' gassijiet ta' impurità minn ġewwa l-grafita.

●Reżistenza għall-Korrużjoni Kimika: Il-proċess MOCVD juża ammonti kbar ta' ammonja (NH3) u sorsi metalliċi organiċi, li huma estremament korrużivi. Is-saff tal-PG huwa kimikament estremament inert, u jipproteġi b'mod effettiv is-sottostrat intern tal-grafita mill-korrużjoni.

●Radjazzjoni tal-Korp Iswed u Uniformità tat-Temperatura: Il-PG għandu karatteristiċi eċċellenti ta' radjazzjoni tal-korp iswed, li jikkontribwixxu għall-eżattezza tat-termometrija infra-aħmar. Il-konduttività termali superjuri tiegħu tgħin ukoll biex tiżgura temperatura tal-wiċċ aktar uniformi tas-sottostrat, u tiddetermina direttament il-ħxuna u l-uniformità kompożizzjonali tas-saff epitassjali.

3. Ħiters b'Temperatura Għolja:

Ħiters komposti PBN/PG spiss jinstabu f'kmamar PVD jew CVD b'rekwiżiti ta' ndafa estremament għoljin. Dawn il-ħiters ma jużawx wajers tal-metall tradizzjonali iżda minflok jużaw PG bħala s-saff tar-reżistenza tat-tisħin.

●Element ta' Tisħin Ultra-Nadif: L-elementi tat-tisħin tal-metall huma suxxettibbli għall-volatilizzazzjoni tal-impuritajiet tal-metall f'temperaturi għoljin. Il-Grafit Pirolitiku nnifsu huwa karbonju, b'purità li taqbeż id-99.999%. Anke b'ammonti żgħar ta' volatilizzazzjoni, il-karbonju huwa element relattivament "favur" fil-proċessi tas-semikondutturi (meta mqabbel mad-deheb, ir-ram, il-ħadid, eċċ.), u jnaqqas b'mod sinifikanti r-riskju ta' kontaminazzjoni tal-metall.

●Rispons Ultra-Veloċi: Il-ħiters PG għandhom kapaċità tas-sħana żgħira ħafna, li tirriżulta f'rati ta' tisħin u tkessiħ estremament veloċi (rispons termali). Dan huwa vantaġġjuż ħafna għal proċessi li jeħtieġu ċikliżmu termali rapidu (RTP), u jtejjeb b'mod sinifikanti l-produzzjoni.

●Qasam tat-Temperatura Personalizzat: Billi tfassal il-mogħdija taċ-ċirkwit (wajers serpentini) tas-saff PG, id-distribuzzjoni tal-kamp tat-temperatura tista' tiġi ddisinjata b'mod preċiż biex tikkumpensa għat-telf tas-sħana fit-truf tal-kavità, u b'hekk tikseb uniformità estremament għolja fit-temperatura tal-wejfer.

4. Inċiżjoni bil-Plażma: Elettrodi "b'Telf Baxx"

Fl-inċiżjoni niexfa, speċjalment f'ambjenti korrużivi ħafna li jinvolvu gassijiet ibbażati fuq il-fluworin jew il-kloru.

●Sostituzzjoni għall-Konsumabbli: Filwaqt li s-silikon kristallin wieħed jew is-SiC jintużaw ukoll bħala elettrodi, f'ċerti proċessi personalizzati, iċ-ċrieki tal-fokus jew il-pjanċi tal-elettrodi magħmula minn PG, minħabba d-densità u r-reżistenza kimika tagħhom, jistgħu jnaqqsu l-frekwenza tas-sostituzzjoni u jbaxxu l-Ispiża tas-Sjieda (CoO).

III. Applikazzjonijiet tal-Grafita Pirolitika fi Proċessi Semikondutturi

Minħabba l-purità għolja tagħha, l-istabbiltà f'temperatura għolja, il-permeabilità tal-gass estremament baxxa, il-konduttività termali eċċellenti, u l-anisotropija kontrollabbli, il-grafita pirolitika (PG) saret materjal indispensabbli bbażat fuq il-karbonju fit-tagħmir tas-semikondutturi. F'ħafna ambjenti ta' proċess kritiċi (temperatura għolja, vakwu, plażma, gassijiet korrużivi), meta mqabbla mal-metalli jew iċ-ċeramika, il-PG toffri stabbiltà ogħla u riskju ta' kontaminazzjoni aktar baxx, u għalhekk tintuża ħafna fit-tagħmir tal-ipproċessar tal-wejfers tas-semikondutturi u l-komponenti konsumabbli.

1. Applikazzjonijiet f'Tagħmir CVD/PECVD/MOCVD

①Sottostrat tas-Sħana u Komponenti ta' Omoġenizzazzjoni Termali

Il-grafita pirolitika (PG) tista' tintuża bħala pjanċa tat-tisħin f'temperatura għolja jew materjal tal-pjanċa ta' wara.

●Susċettur fil-kamra tar-reazzjoni tat-tkabbir epitassjali tal-MOCVD

● Struttura ta' appoġġ tal-element tat-tisħin f'fran CVD b'temperatura għolja

②Sottostrat tal-Kisi tas-Susċettur

Ħafna proċessi MOCVD jużaw Grafita Pirolitika miksija bis-SiC.

Vantaġġi tal-Grafita Pirolitika:

●Permeabilità baxxa tal-gass, li tiżgura l-istabbiltà tal-kisi tas-SiC

●L-ebda deformazzjoni f'temperaturi għoljin, u żżomm distribuzzjoni stabbli tat-temperatura tal-wejfer

●Ħfief, inaqqsu l-inerzja tas-sistemi li jduru

Griġjol miksi bil-grafit pirolitiku

2. Applikazzjonijiet f'Tagħmir tal-Inċiżjoni

Il-kisi tal-kavità u l-komponenti strutturali taż-żona ta' reazzjoni

Il-grafita pirolitika turi reżistenza eċċellenti għall-korrużjoni u stabbiltà f'temperatura għolja f'ambjenti tal-plażma, u dan jagħmilha adattata bħala materjal tal-kisi tal-kamra tar-reazzjoni jew konsumabbli:

●RIE, komponenti tal-kamra tar-reazzjoni tal-ICP

●Baffles tal-plażma, rifletturi

●Pjanċi ta' wara tal-elettrodi jew komponenti iżolanti (skont id-disinn)

3. Applikazzjonijiet fl-Ittemprar f'Temperatura Għolja u t-Trattament bis-Sħana

Il-grafita pirolitika hija materjal komponent ewlieni f'ħafna fran tat-trattament bis-sħana b'temperatura għolja (>1000°C), inkluż:

● Ipproċessar Termali Rapidu (RTP)

●Fran Epitassjali tal-Karbur tas-Silikon (SiC)

●Franijiet tat-Tkessiħ f'Temperatura Għolja

●Dgħajjes u Fixtures tal-Grafita

4. Applikazzjonijiet fit-Tagħbija/Trasferiment tal-Wafers u l-Fixtures

Il-PG, minħabba l-purità għolja tiegħu u l-kontaminazzjoni baxxa ta' partikuli, jintuża ħafna fil-komponenti li ġejjin:

●Susċettur tal-Wafer

●Trasportatur tal-wejfer/Dgħajsa

●Ċirku tat-Tarf

●Baffle tal-Fluss tal-Gass

Il-PG huwa partikolarment adattat għal appoġġi ta' wejfers f'ambjenti ta' epitassija jew reazzjoni kimika b'temperatura għolja.

5. Applikazzjonijiet fl-Impjantazzjoni tal-Joni

Il-grafita pirolitika tintuża bħala:

● Waqfien tar-raġġ

●Kollimatur

●Komponenti ta' assorbiment ta' joni b'enerġija għolja

6. Applikazzjonijiet Potenzjali fis-Sistemi tal-Litografija

Għalkemm inqas komunement użat direttament bħala komponenti ottiċi, il-Grafita Pirolitika tintuża wkoll fi:

● Nases ta' dawl imxerred b'assorbiment għoli

●Strutturi ta' kontroll termali għal sistemi ottiċi

Minħabba l-karatteristiċi eċċellenti tiegħu ta' assorbiment tal-korp iswed, jista' jrażżan b'mod effettiv id-dawl mitluf.