Vaxtarferlið eins kristalla sílikons fer algjörlega fram á hitasviðinu.Gott varmasvið stuðlar að því að bæta kristalgæði og hefur mikla kristöllunarvirkni.Hönnun hitasviðsins ákvarðar að miklu leyti breytingar og breytingar á hitastigum í kraftmiklu hitasviðinu.Gasflæði í ofnhólfinu og munurinn á efnum sem notuð eru á hitasviðinu ákvarða beint endingartíma hitasviðsins.Óeðlilega hannað hitasvið gerir það ekki aðeins erfitt að rækta kristalla sem uppfylla gæðakröfur, heldur getur ekki ræktað heila staka kristalla undir ákveðnum kröfum um ferli.Þetta er ástæðan fyrir því að Czochralski einkristallaður kísiliðnaður lítur á varmasviðshönnun sem kjarnatæknina og fjárfestir gríðarlega mannafla og efnisauðlindir í rannsóknum og þróun á varmasviði.
Hitakerfið er samsett úr ýmsum varmasviðsefnum.Við munum aðeins kynna stuttlega þau efni sem notuð eru á hitauppstreymi.Hvað varðar hitadreifingu í hitasviðinu og áhrif þess á kristaltog, munum við ekki greina hana hér.Hitasviðsefnið vísar til kristalvaxtar tómarúmsofnsins.Byggingar- og hitaeinangraðir hlutar hólfsins, sem eru nauðsynlegir til að búa til réttan hitadúk í kringum hálfleiðarann bráðna og kristalla.
einn.varmasviðsbyggingarefni
Grunnstoðefnið til að rækta einkristal sílikon með Czochralski aðferð er háhreint grafít.Grafít efni gegna mjög mikilvægu hlutverki í nútíma iðnaði.Við framleiðslu á einkristal sílikoni með Czochralski aðferð er hægt að nota þá sem hitasviðsbyggingarhluta eins og hitara, stýrisrör, deiglur, einangrunarrör og deiglubakka.
Grafít efni var valið vegna auðveldrar undirbúnings í miklu magni, vinnsluhæfni og háhitaþols.Kolefni í formi demants eða grafíts hefur hærra bræðslumark en nokkur frumefni eða efnasamband.Grafítefni er nokkuð sterkt, sérstaklega við háan hita, og raf- og hitaleiðni þess er líka nokkuð góð.Rafleiðni hans gerir það að verkum að það hentar sem hitaraefni og það hefur viðunandi hitaleiðni sem getur dreift hitanum sem myndast af hitaranum jafnt yfir í deigluna og aðra hluta varmasviðsins.Hins vegar, við háan hita, sérstaklega yfir langar vegalengdir, er aðalmáti varmaflutnings geislun.
Grafíthlutar eru upphaflega myndaðir með útpressun eða ísóstatískri pressu á fínum kolefnisríkum ögnum sem er blandað með bindiefni.Hágæða grafíthlutar eru venjulega ísóstatískt pressaðir.Allt stykkið er fyrst kolsýrt og síðan grafítað við mjög háan hita, nálægt 3000°C.Hlutar sem eru unnar úr þessum einlitum eru oft hreinsaðir í lofthjúpi sem inniheldur klór við háan hita til að fjarlægja málmmengun til að uppfylla kröfur um hálfleiðaraiðnað.Hins vegar, jafnvel með rétta hreinsun, er málmsmengun stærðargráðum hærra en leyfilegt er með einkristalla kísilefnum.Þess vegna verður að gæta varúðar við hönnun á hitasviði til að koma í veg fyrir að mengun þessara íhluta komist inn í bræðslu- eða kristalyfirborðið.
Grafít efni er örlítið gegndræpt, sem gerir það að verkum að málmur sem eftir er inni kemst auðveldlega upp á yfirborðið.Að auki getur kísilmónoxíðið sem er til staðar í hreinsigasinu í kringum grafítyfirborðið komist djúpt inn í flest efni og hvarfast.
Snemma einskristalla kísilofnahitarar voru gerðir úr eldföstum málmum eins og wolfram og mólýbdeni.Þegar grafítvinnslutæknin þroskast verða rafeiginleikar tenginga milli grafítíhluta stöðugir og einkristal kísilofnahitarar hafa algjörlega skipt út wolfram og mólýbden og önnur efnishitarar.Mest notaða grafítefnið um þessar mundir er ísóstatískt grafít.semicera getur útvegað hágæða isostatically pressað grafít efni.
Í Czochralski einkristalla kísilofnum eru C/C samsett efni stundum notuð og eru nú notuð til að framleiða bolta, rær, deiglur, burðarplötur og aðra íhluti.Kolefni/kolefni (c/c) samsett efni eru koltrefjastyrkt samsett efni sem byggjast á kolefni.Þeir hafa mikinn sérstyrk, háan sértækan stuðul, lágan hitastækkunarstuðul, góða rafleiðni, mikla brotseigu, lágan eðlisþyngd, hitaáfallsþol, tæringarþol, það hefur röð framúrskarandi eiginleika eins og háhitaþol og er nú víða notað í geimferðum, kappakstri, lífefnum og öðrum sviðum sem ný tegund af háhitaþolnu byggingarefni.Sem stendur er helsti flöskuhálsinn sem innlend C/C samsett efni lendir í eru kostnaður og iðnvæðingarvandamál.
Það eru mörg önnur efni notuð til að búa til hitauppstreymi.Koltrefjastyrkt grafít hefur betri vélrænni eiginleika;það er hins vegar dýrara og gerir aðrar kröfur um hönnun.Kísilkarbíð (SiC) er betra efni en grafít að mörgu leyti, en það er mun dýrara og erfiðara að búa til stóra hluta.Hins vegar er SiC oft notað sem CVD húðun til að auka endingu grafíthluta sem verða fyrir árásargjarnri kísilmónoxíðgasi og einnig til að draga úr mengun frá grafíti.Þétt CVD kísilkarbíðhúðin kemur á áhrifaríkan hátt í veg fyrir að mengunarefni inni í örgljúpu grafítefninu nái yfirborðinu.
Hinn er CVD kolefni, sem einnig getur myndað þétt lag ofan á grafíthluta.Önnur háhitaþolin efni, eins og mólýbden eða keramik efni sem eru samhæf við umhverfið, má nota þar sem engin hætta er á mengun bræðslunnar.Hins vegar hefur oxíðkeramik takmarkað hæfi í beinni snertingu við grafítefni við háan hita, og skilur oft eftir fáa kosti ef einangrun er nauðsynleg.Eitt er sexhyrnt bórnítríð (stundum kallað hvítt grafít vegna svipaðra eiginleika), en það hefur lélega vélræna eiginleika.Mólýbden er almennt sanngjarnt fyrir háhitanotkun vegna hóflegs kostnaðar, lágs dreifingar í kísilkristöllum og lágs aðskilnaðarstuðuls, um það bil 5 × 108, sem leyfir mólýbdenmengun áður en kristalbyggingin eyðileggst.
tveir.Einangrunarefni fyrir hitasvið
Algengasta einangrunarefnið er kolefnisfilt í ýmsum myndum.Kolefnisfilti er gerður úr þunnum trefjum sem virka sem varmaeinangrun vegna þess að þær hindra varmageislun margfalt á stuttri fjarlægð.Mjúkur kolefnisfilti er ofinn í tiltölulega þunnt efnisblöð, sem síðan eru skorin í æskilega lögun og þétt beygð í hæfilegan radíus.Hert filt er samsett úr svipuðum trefjaefnum og notar bindiefni sem inniheldur kolefni til að tengja dreifðar trefjar í traustari og stílhreinari hlut.Með því að nota efnagufu á kolefni í stað bindiefna getur það bætt vélrænni eiginleika efnisins.
Venjulega er ytra yfirborð einangrandi herts filts húðað með samfelldri grafíthúð eða filmu til að draga úr veðrun og sliti sem og agnamengun.Aðrar tegundir einangrunarefna sem byggjast á kolefni eru einnig til, eins og kolefnisfroða.Almennt eru grafitísk efni greinilega ákjósanleg vegna þess að grafítgerð dregur mjög úr yfirborðsflatarmáli trefjanna.Þessi efni með mikla yfirborðsflatarmál leyfa mun minni útgasun og taka styttri tíma að draga ofninn í rétta lofttæmi.Hin gerðin er C/C samsett efni, sem hefur framúrskarandi eiginleika eins og létt þyngd, mikið skemmdaþol og mikinn styrk.Notað á hitauppstreymi til að skipta um grafíthluta, sem dregur verulega úr endurnýjunartíðni grafíthluta og bætir einskristal gæði og framleiðslustöðugleika.
Samkvæmt flokkun hráefna má skipta kolefnisfilti í kolefnisfilt sem byggir á pólýakrýlonítríl, kolefnisfilti sem byggir á viskósu og kolefnisfilti sem byggir á malbiki.
Pólýakrýlonítríl-undirstaða kolefnisfilti hefur mikið öskuinnihald og einþráðarnir verða stökkir eftir háhitameðferð.Við notkun myndast ryk auðveldlega til að menga umhverfi ofnsins.Á sama tíma komast trefjar auðveldlega inn í svitaholur og öndunarfæri manna og valda skaða á heilsu manna;Viskósu-undirstaða kolefnisfilti Það hefur góða hitaeinangrandi eiginleika, er tiltölulega mjúkt eftir hitameðhöndlun og er ólíklegra til að mynda ryk.Hins vegar er þversnið þráðanna sem byggjast á viskósu með óreglulegri lögun og það eru margar giljur á trefjayfirborðinu, sem auðvelt er að mynda í nærveru oxandi andrúmslofts í Czochralski einkristalla kísilofni.Lofttegundir eins og CO2 valda útfellingu súrefnis og kolefnisþátta í einkristal kísilefnum.Meðal helstu framleiðenda eru þýska SGL og fleiri fyrirtæki.Sem stendur er kolefnisfilt sem byggir á vellinum það sem er mest notað í hálfleiðara einskristaliðnaðinum og varmaeinangrunarafköst þess eru betri en klístrað kolefnisfilti.Gúmmí-undirstaða kolefnisfilti er síðri, en malbikað kolefnisfilti hefur meiri hreinleika og minni ryklosun.Meðal framleiðenda eru Japans Kureha Chemical, Osaka Gas o.fl.
Þar sem lögun kolefnisfiltsins er ekki fast er það óþægilegt í notkun.Nú hafa mörg fyrirtæki þróað nýtt hitaeinangrunarefni sem byggt er á kolefnisfilti - hert kolefnisfilti.Hernað kolefnisfilti er einnig kallað harður filt.Það er kolefnisfilti sem hefur ákveðna lögun og sjálfbærni eftir að hafa verið gegndreypt með plastefni, lagskipt, storknað og kolsýrð.
Vaxtargæði einkristals kísils verða fyrir beinum áhrifum af hitasviðsumhverfinu og einangrunarefni úr koltrefjum gegna lykilhlutverki í þessu umhverfi.Koltrefjar varmaeinangrun mjúkur filt hefur enn verulegan kost í hálfleiðaraiðnaðinum vegna kostnaðarkosta, framúrskarandi hitaeinangrunaráhrifa, sveigjanlegrar hönnunar og sérsniðinnar lögunar.Að auki mun stíf einangrunarfilt úr koltrefjum hafa meira svigrúm til þróunar á markaði fyrir varmasviðsefni vegna ákveðins styrks og meiri nothæfis.Við erum staðráðin í rannsóknum og þróun á sviði varmaeinangrunarefna og hámarka stöðugt frammistöðu vöru til að stuðla að velmegun og þróun ljósahálfleiðaraiðnaðarins.
Birtingartími: 15. maí 2024