Miongoni mwa nyenzo nyingi za kaboni, grafiti ya pyrolytic inajulikana kwa muundo wake wa tabaka unaoweza kudhibitiwa na anisotropy kali. Tofauti na grafiti ya asili, grafiti ya pyrolytic haipatikani moja kwa moja na madini. Badala yake, huzalishwa kupitia uwekaji wa mvuke wa kemikali wa halijoto ya juu (CVD), ambapo gesi za hidrokaboni hutenganishwa na kuwekwa kwenye tabaka za atomi za kaboni kwenye halijoto ya zaidi ya 2000°C, na kusababisha muundo wa grafiti bandia wenye mwelekeo wa juu na safi kabisa. Mbinu hii ya utayarishaji inayoweza kudhibitiwa huiruhusu kuonyesha sifa zinazotegemea uelekeo katika sifa muhimu kama vile upitishaji joto, upitishaji umeme na mwitikio wa sumaku, sifa ambazo hazilinganishwi na grafiti asilia.

I. Grafiti ya Pyrolytic ni nini?

Grafiti ya pyrolytic ni nyenzo ya kaboni iliyoelekezwa sana iliyoandaliwa kupitia mchakato wa uwekaji wa mvuke wa pyrolytic (CVD). Kwa kawaida hutumia gesi za hidrokaboni (kama vile methane) kuoza na kuweka atomi za kaboni chini ya halijoto ya juu (kawaida>2000℃) na hali ya shinikizo la chini. Atomu hizi basi huwekwa chini ya halijoto ya juu ili kuhakikisha mpangilio uliopangwa sana wa tabaka za kaboni, na kusababisha muundo wa grafiti wenye mwelekeo wa juu sana.

II. Manufaa ya Graphite ya Pyrolytic (PG) katika Michakato ya Semiconductor

1. Uwekaji wa Ion:

Katika mchakato wa upandikizaji wa ioni, PG hutumiwa kimsingi kutengeneza milango yenye usahihi wa hali ya juu (gridi) na elektrodi.

●Upinzani wa Ion: Mihimili ya ioni ina nishati ya juu sana. Milango ya kitamaduni ya molybdenum (Mo) au tungsten (W) itapigiwa miluzi ya kimwili chini ya mlipuko wa muda mrefu wa ioni. Hii sio tu husababisha lango lenyewe kuwa jembamba na kuharibika, lakini atomi za chuma zilizotapakaa pia huwa chanzo kikubwa cha uchafuzi wa chuma. PG huonyesha ukinzani mkubwa sana kwa kutu inayoteleza (kiwango cha chini kabisa cha uvujaji), na muda wake wa kuishi kwa kawaida ni mara kadhaa kuliko wa vijenzi vya chuma.

● Usahihi wa Sasa wa Boriti: Kwa sababu PG inastahimili kuvaa, ukubwa wa kipenyo cha lango unaweza kubaki thabiti kwa muda mrefu. Hii inahakikisha kwamba mwelekeo wa boriti ya ioni na pembe inabaki thabiti kwa muda mrefu, ambayo ni muhimu kwa michakato ya juu (kama vile 7nm na 5nm) ambapo mahitaji ya pembe ya upachikaji ni ya juu sana.

●Udhibiti Bora wa Halijoto: Kwa kutumia uwekaji mafuta wa juu sana ndani ya ndege wa PG (takriban mara 4-5 ya shaba), inaweza kutawanya kwa haraka joto linalotokana na mlipuko wa ayoni kwenye ndege, kuzuia upashaji joto na ubadilikaji wa ndani.

2. MOCVD na Epitaxy: Hutumika Kimsingi kwa Upakaji wa Substrate

Katika utengenezaji wa LED (mchakato wa GaN) au michakato ya epitaxial ya silicon, substrate ya grafiti inayotumiwa zaidi (Susceptor) sio grafiti asili kwenye uso wake, lakini kwa kawaida hufunikwa na safu mnene ya PG au SiC.

●Sealer: Ingawa grafiti iliyoshinikizwa isostatiki ni mnene, bado ina vinyweleo hadubini, huweza kufyonza kwa urahisi na kutoa chembe au uchafu kwenye joto la juu. Mipako ya PG, iliyowekwa kwa njia ya CVD, inafikia msongamano karibu na msongamano wa kinadharia, kuziba kabisa matrix ya grafiti, kuzuia chembe za grafiti kutoka kuanguka na kuchafua kaki, na pia kuzuia kutolewa kwa gesi za uchafu kutoka ndani ya grafiti.

●Upinzani wa Kutu wa Kikemikali: Mchakato wa MOCVD hutumia kiasi kikubwa cha amonia (NH3) na vyanzo vya metali-hai, ambavyo husababisha ulikaji sana. Safu ya PG haina ajizi kwa kemikali sana, inalinda kwa ufanisi substrate ya ndani ya grafiti kutokana na kutu.

●Mionzi ya Mwili Mweusi na Usawa wa Joto: PG ina sifa bora za mionzi ya mwili mweusi, inayochangia usahihi wa thermometry ya infrared. Conductivity yake ya juu ya mafuta pia husaidia kuhakikisha joto la uso sare zaidi la substrate, moja kwa moja kuamua unene na usawa wa utungaji wa safu ya epitaxial.

3. Hita za Halijoto ya Juu:

Hita za mchanganyiko wa PBN/PG hupatikana mara kwa mara katika vyumba vya PVD au CVD vyenye mahitaji ya juu sana ya usafi. Hita hizi hazitumii nyaya za jadi za chuma lakini badala yake hutumia PG kama safu ya kizuia joto.

● Kipengele cha Kupasha joto Kilicho Safi sana: Vipengele vya kupokanzwa chuma vinaweza kuathiri uchafu wa metali kwenye joto la juu. Grafiti ya Pyrolytic yenyewe ni kaboni, na usafi unaozidi 99.999%. Hata kwa kiasi kidogo cha tetemeko, kaboni ni kipengele cha "kirafiki" katika michakato ya semiconductor (ikilinganishwa na dhahabu, shaba, chuma, nk), kwa kiasi kikubwa kupunguza hatari ya uchafuzi wa chuma.

● Mwitikio wa Haraka Sana: Hita za PG zina uwezo mdogo sana wa kuongeza joto, hivyo kusababisha viwango vya kupoeza na kupoeza haraka sana (mwitikio wa joto). Hii ni faida kubwa kwa michakato inayohitaji baiskeli ya haraka ya mafuta (RTP), kuboresha kwa kiasi kikubwa upitishaji.

●Sehemu ya Halijoto Iliyobinafsishwa: Kwa kubuni njia ya mzunguko (waya za nyoka) ya safu ya PG, usambazaji wa eneo la halijoto unaweza kuundwa kwa usahihi ili kufidia upotevu wa joto kwenye kingo za matundu, kufikia usawa wa halijoto ya juu sana.

4. Plasma Etch: "Hasara ya chini" Electrodes

Katika mchoro mkavu, hasa katika mazingira yenye ulikaji sana yanayohusisha gesi zenye florini au klorini.

● Ubadilishaji wa Vifaa vya Kutumika: Ingawa silicon ya fuwele moja au SiC pia hutumika kama elektrodi, katika michakato fulani iliyobinafsishwa, pete za kuzingatia au sahani za elektrodi zilizoundwa na PG, kwa sababu ya msongamano wao na upinzani wa kemikali, zinaweza kupunguza marudio ya uingizwaji na kupunguza Gharama ya Umiliki (CoO).

III. Matumizi ya Graphite ya Pyrolytic katika Michakato ya Semiconductor

Kwa sababu ya usafi wake wa hali ya juu, uthabiti wa halijoto ya juu, upenyezaji wa gesi ya chini sana, upitishaji bora wa mafuta, na anisotropi inayoweza kudhibitiwa, grafiti ya pyrolytic (PG) imekuwa nyenzo ya msingi ya kaboni katika vifaa vya semiconductor. Katika mazingira mengi muhimu ya mchakato (joto la juu, utupu, plasma, gesi babuzi), ikilinganishwa na metali au keramik, PG inatoa utulivu wa juu na hatari ya chini ya uchafuzi, na kwa hiyo hutumiwa sana katika vifaa vya usindikaji wa kaki ya semiconductor na vipengele vinavyotumiwa.

1. Maombi katika CVD/PECVD/MOCVD Equipment

① Sehemu ndogo ya Kiata na Vipengee vya Kuongeza Homojeni ya Joto

Graphite ya Pyrolytic(PG) inaweza kutumika kama sahani ya joto ya juu ya joto au nyenzo za backplate.

●Kidhibiti katika chumba cha athari ya ukuaji wa MOCVD epitaxial

● Muundo wa usaidizi wa kipengele cha kupasha joto katika tanuu za joto la juu za CVD

②Susceptor Coating Substrate

Michakato mingi ya MOCVD hutumia Graphite ya Pyrolytic iliyofunikwa na SiC.

Manufaa ya Graphite ya Pyrolytic:

●Upenyezaji mdogo wa gesi, huhakikisha uthabiti wa mipako ya SiC

●Hakuna mgeuko katika halijoto ya juu, kudumisha usambazaji thabiti wa halijoto ya kaki

●Uzito mwepesi, unaopunguza hali ya mifumo inayozunguka

Pyrolytic Graphite Coated Crucible

2. Maombi katika Etching Equipment

Muundo wa bitana na ukanda wa majibu vipengele vya miundo

Grafiti ya Pyrolytic huonyesha ukinzani bora wa kutu na uthabiti wa halijoto ya juu katika mazingira ya plasma, na kuifanya kufaa kama nyenzo ya bitana ya chumba cha athari au inayoweza kutumika:

●RIE, vipengee vya chumba cha majibu ya ICP

●Vikwazo vya Plasma, viakisi

●Bati za nyuma za elektroni au vijenzi vya kuhami (kulingana na muundo)

3. Maombi katika Uondoaji wa Joto la Juu na Matibabu ya Joto

Grafiti ya pyrolytic ni nyenzo muhimu katika tanuu nyingi za matibabu ya joto la juu (>1000°C), ikijumuisha:

● Uchakataji wa Haraka wa Thermal (RTP)

●Silicon Carbide (SiC) Epitaxial Furnaces

●Tanuu za Kufungia Joto la Juu

● Boti za Graphite na Ratiba

4. Maombi katika Upakiaji/Uhamisho wa Kaki na Urekebishaji

PG, kwa sababu ya usafi wake wa juu na uchafuzi mdogo wa chembe, hutumiwa sana katika vipengele vifuatavyo:

● Kidhibiti Kaki

●Mbeba Kaki/Mashua

● Pete ya Ukali

● Bafu ya Mtiririko wa Gesi

PG inafaa haswa kwa vifaa vya kaki katika mazingira ya halijoto ya juu ya epitaksi au mmenyuko wa kemikali.

5. Maombi katika Uwekaji wa Ion

Graphite ya pyrolytic hutumiwa kama:

●Kuacha boriti

● Collimator

●Vipengee vya ufyonzaji wa ioni zenye nishati nyingi

6. Uwezekano wa Maombi katika Mifumo ya Lithography

Ingawa haitumiki sana moja kwa moja kama vifaa vya macho, Graphite ya Pyrolytic pia inatumika katika:

●Mitego ya kunyonya-mwanga wa juu

● Miundo ya udhibiti wa joto kwa mifumo ya macho

Kwa sababu ya sifa zake bora za ufyonzaji wa mwili mweusi, inaweza kukandamiza mwangaza uliopotea.