Tecnología de purificación de grafito en semiconductores de SiC.

Aplicación del grafito en semiconductores de SiC y la importancia de la pureza

GrafitoEs vital en la producción de semiconductores de carburo de silicio (SiC), conocidos por sus excepcionales propiedades térmicas y eléctricas. Esto hace que el SiC sea ideal para aplicaciones de alta potencia, alta temperatura y alta frecuencia. En la fabricación de semiconductores de SiC,grafitose utiliza comúnmente paraCrisoles, calentadores y otros componentes de procesamiento de alta temperatura.debido a su excelente conductividad térmica, estabilidad química y resistencia al choque térmico. Sin embargo, la eficacia del grafito en estos papeles depende en gran medida de su pureza. Las impurezas en el grafito pueden introducir defectos no deseados en los cristales de SiC, degradar el rendimiento de los dispositivos semiconductores y reducir el rendimiento general del proceso de fabricación. Con la creciente demanda de semiconductores de SiC en industrias como la de vehículos eléctricos, energías renovables y telecomunicaciones, la necesidad de grafito ultrapuro se ha vuelto más crítica. El grafito de alta pureza garantiza el cumplimiento de los estrictos requisitos de calidad de los semiconductores de SiC, lo que permite a los fabricantes producir dispositivos con rendimiento y confiabilidad superiores. Por lo tanto, el desarrollo de métodos de purificación avanzados para lograr una pureza ultraalta engrafitoes esencial para respaldar la próxima generación de tecnologías de semiconductores de SiC.

Purificación Fisicoquímica

El avance continuo de la tecnología de purificación y el rápido desarrollo de la tecnología de semiconductores de tercera generación han llevado a la aparición de un nuevo método de purificación de grafito conocido como purificación fisicoquímica. Este método consiste en colocarproductos de grafitoen un horno de vacío para calentar. Al aumentar el vacío en el horno, las impurezas de los productos de grafito se volatilizarán cuando alcancen su presión de vapor saturado. Además, se utiliza gas halógeno para convertir los óxidos de alto punto de fusión y ebullición de las impurezas de grafito en haluros de bajo punto de fusión y ebullición, logrando el efecto de purificación deseado.

Productos de grafito de alta pureza.El carburo de silicio semiconductor de tercera generación suele someterse a una purificación mediante métodos físicos y químicos, con un requisito de pureza de ≥99,9995%. Además de la pureza, existen requisitos específicos para el contenido de ciertos elementos de impureza, como el contenido de impureza B ≤0,05 × 10^-6 y el contenido de impureza Al ≤0,05 ×10^-6.

El aumento de la temperatura del horno y del nivel de vacío provoca la volatilización automática de algunas impurezas en los productos de grafito, logrando así la eliminación de impurezas. Para los elementos impuros que requieren temperaturas más altas para su eliminación, se utiliza gas halógeno para convertirlos en haluros con puntos de fusión y ebullición más bajos. Mediante la combinación de estos métodos, las impurezas del grafito se eliminan eficazmente.

Por ejemplo, durante el proceso de purificación se introduce cloro gaseoso del grupo de los halógenos para convertir los óxidos de las impurezas del grafito en cloruros. Debido a los puntos de fusión y ebullición significativamente más bajos de los cloruros en comparación con sus óxidos, las impurezas del grafito se pueden eliminar sin necesidad de temperaturas muy altas.

Proceso de purificación

Antes de purificar productos de grafito de alta pureza utilizados en semiconductores de SiC de tercera generación, es esencial determinar el plan de proceso adecuado en función de la pureza final deseada, los niveles de impurezas específicas y la pureza inicial de los productos de grafito. El proceso debe centrarse en eliminar selectivamente elementos críticos como el boro (B) y el aluminio (Al). El plan de purificación se formula evaluando los niveles de pureza inicial y objetivo, así como los requisitos de elementos específicos. Esto implica seleccionar el proceso de purificación óptimo y más rentable, que incluye la determinación de los parámetros del gas halógeno, la presión del horno y la temperatura del proceso. Estos datos del proceso luego se ingresan en el equipo de purificación para llevar a cabo el procedimiento. Después de la purificación, se realizan pruebas de terceros para verificar el cumplimiento de los estándares requeridos y los productos calificados se entregan al usuario final.