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特种炭材在半导体行业的应用

2024-10-12 17:38:19

2024SiC半导体晶体生长技术研讨会在四川成都顺利召开并圆满闭幕。会议由材能时代联合成都方大炭炭复合材料股份有限公司共同主办。由成都方大炭炭复合材料股份有限公司冠名晚宴,山西烁科晶体有限公司联合主办,四川瑞得鼎欣新材料有限公司、宁波弘信新材料科技有限公司、辽阳坤鼎石墨制品有限公司、成都阿泰克特种石墨有限公司、常州京洋半导体材料科技有限公司、浙江亿值旺新材料科技有限公司协办。会议诚挚邀请SiC半导体晶生长技术相关的专家学者、工程技术人员等共聚一堂,充分交流、 集思广益、相互切磋,晚宴交流,以期实质性促进我国SiC半导体行业的进一步发展。

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26日下午:成都方大炭炭复合材料股份有限公司朱刚部长就《特种炭材在半导体行业的应用》进行演讲

报告主要从以下部分展开:

一、特炭在半导体的应用

世界上最硬的材料金刚石是碳元素,最软的材料石墨也是碳元素,既是绝缘体又是导电体,“碳”既是最硬又是最软的材料,既是隔热材料又是导热材料,既是全吸光材料又是全透光材料。

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1、特种炭材分类:

(1)粉体类:

石墨烯、碳纳米管、碳纳米带、C60、负极材料、高纯碳粉等

(2)固体类:

金刚石、等静压石墨、多孔石墨、活性炭等

(3)液体类:

液态炭、导电浆料等

(4)纤维类:

炭纤维、炭毡(软毡、硬毡)、炭/炭复合材料等

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2、“碳”和单晶硅长晶热场

    CZ直拉热场是半导体材料生产的重要生产工艺部件,主要用于锗、硅、锑化铟等半导体材料,以及氧化物和其他绝缘类型的大晶体的制备。热场使用的特种炭材包括:等静压石墨、碳碳复合材料、保温毡等。

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单晶硅热场材料主要是CDI-1C和CDI-1D

超高纯石墨基体材料规格尺寸:D1400×1100mm

3、“碳”和碳化硅长晶热场

SiC晶体生长方法国际上通用的主流方法是:籽晶升华法,即PVT法。热场使用的特种炭材包括:等静压石墨、保温毡、高纯石墨粉、多孔石墨等。

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4、“碳”和外延热场

外延生长是指在单晶衬底(基片)上生长一层有一定要求的、与衬底晶向相同的单晶层,犹如原来的晶体向外延伸了一段。热场使用的特种炭材包括:等静压石墨、多孔石墨等。

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5、碳化硅单晶用多孔石墨产品介绍:

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6、碳毡产品介绍:

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7、高温石墨胶产品介绍:

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二、等静压石墨高温性能

我们都知道等静压石墨在半导体行业,它主要是做一些半导体的器件或者是晶体,它使用的环境主要是高温从1100度到2000多度不等。所以在这种高温环境下等静压石墨高温性能是怎么样的?

1、等静压石墨介绍

等静压石墨是上世纪60年代发展起来的一种新型石墨材料。

       等静压石墨具有各向同性优异的特点,制成的石墨部件在使用过程中物理性能均匀,在高温下具有良好的力学性能和热学性能是单多晶热场、半导体器件、光纤热场、金属连铸结晶器、电火花加工电极等不可替代的材料,也是制造火箭喷嘴、核反应堆减速剂的绝好材料,在国防尖端领域占有重要地位。

(1)强度

       等静压石墨的强度指的是其在承受外力时的最大应力能力。高弯曲强度通常意味着等静压石墨具有更好的机械强度,以及更好的抗弯能力和抗震性能。因此,在高强度和高压力的应用场景中,高弯曲强度的等静压石墨通常比低弯曲强度的等静压石墨更优秀。

(2)高温强度:

大多数材料的强度随着温度的升高降低,而石墨材料的强度随着温度的升高而升高,在2500摄氏度左右是常温强度的一倍。

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(3)电阻率

当测试温度升高时,材料的电阻率随之上升,则这类材料的电阻温度系数为正值。当测试温度升高时,材料的电阻率下降,则这类材料的电阻温度系数为负值。

        石墨材料的电阻温度系数与一般材料不同,即在某一温度范围内电阻温度系数为正值,而在另一温度范围内为负值。

一般情况下,金属的电阻率随温度的升高而增加。这是因为金属中自由电子与金属原子的品格振动相互作用增强,导致电子受到更多散射,电阻增加。

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 等静压石墨的电阻率相对较小,在热导材料和电导材料领域得到广泛应用。其优点主要体现在以下几个方面:

1.高温稳定性:等静压石墨的电阻率在高温环境下的稳定性较好,可以在高温下长时间运行。

2.化学惰性:等静压石墨不易被化学物质侵蚀,不会因受到化学物质侵蚀而导致电阻率变化。

3.导电性高:等静压石墨导电性能优良,可以作为导电材料使用。

(4)热膨胀系数

物体受热会出现胀缩现象。其变化能力是以一定压力下,单位温度变化所导致的长度或体积量值的变化,即热膨胀系数表示。热膨胀系数有线膨胀系数α、面膨胀系数β和体膨胀系数γ之分。

        等静压石墨材料使用热膨胀系数检测仪器测量样品的线热膨胀系数,而实际使用中的产品具有一定的体积,在高温环境下,更多需考虑体膨胀系数。