Teknologi Pemurnian Grafit dalam semikonduktor SiC

Penerapan Grafit dalam Semikonduktor SiC dan Pentingnya Kemurnian

Grafitsangat penting dalam memproduksi semikonduktor Silicon Carbide (SiC), yang dikenal karena sifat termal dan listriknya yang luar biasa. Hal ini menjadikan SiC ideal untuk aplikasi berdaya tinggi, suhu tinggi, dan frekuensi tinggi. Dalam manufaktur semikonduktor SiC,grafitbiasanya digunakan untukcawan lebur, pemanas, dan komponen pemrosesan suhu tinggi lainnyakarena konduktivitas termalnya yang sangat baik, stabilitas kimia, dan ketahanan terhadap guncangan termal. Namun, efektivitas grafit dalam peran ini sangat bergantung pada kemurniannya. Pengotor dalam grafit dapat menimbulkan cacat yang tidak diinginkan pada kristal SiC, menurunkan kinerja perangkat semikonduktor, dan mengurangi hasil proses manufaktur secara keseluruhan. Dengan meningkatnya permintaan semikonduktor SiC di industri seperti kendaraan listrik, energi terbarukan, dan telekomunikasi, kebutuhan akan grafit ultra murni menjadi semakin penting. Grafit dengan kemurnian tinggi memastikan bahwa persyaratan kualitas semikonduktor SiC yang ketat terpenuhi, memungkinkan produsen memproduksi perangkat dengan kinerja dan keandalan yang unggul. Oleh karena itu, pengembangan metode pemurnian tingkat lanjut untuk mencapai kemurnian ultra-tinggigrafitsangat penting untuk mendukung teknologi semikonduktor SiC generasi berikutnya.

Pemurnian Fisikokimia

Kemajuan teknologi pemurnian yang berkelanjutan dan pesatnya perkembangan teknologi semikonduktor generasi ketiga telah menyebabkan munculnya metode pemurnian grafit baru yang dikenal sebagai pemurnian fisikokimia. Metode ini melibatkan penempatanproduk grafitdalam tungku vakum untuk pemanasan. Dengan meningkatkan vakum dalam tungku, pengotor dalam produk grafit akan menguap ketika mencapai tekanan uap jenuhnya. Selain itu, gas halogen digunakan untuk mengubah oksida dengan titik leleh dan titik didih tinggi dalam pengotor grafit menjadi halida dengan titik leleh dan titik didih rendah, sehingga mencapai efek pemurnian yang diinginkan.

Produk grafit dengan kemurnian tinggiuntuk silikon karbida semikonduktor generasi ketiga biasanya menjalani pemurnian menggunakan metode fisik dan kimia, dengan persyaratan kemurnian ≥99,9995%. Selain kemurnian, terdapat persyaratan khusus untuk kandungan unsur pengotor tertentu, seperti kandungan pengotor B ≤0,05 × 10^-6 dan kandungan pengotor Al ≤0,05 ×10^-6.

Peningkatan suhu tungku dan tingkat vakum menyebabkan penguapan otomatis beberapa pengotor dalam produk grafit, sehingga mencapai penghilangan pengotor. Untuk unsur pengotor yang memerlukan suhu lebih tinggi untuk menghilangkannya, gas halogen digunakan untuk mengubahnya menjadi halida dengan titik leleh dan titik didih lebih rendah. Melalui kombinasi metode ini, pengotor dalam grafit dihilangkan secara efektif.

Misalnya, gas klor dari gugus halogen dimasukkan selama proses pemurnian untuk mengubah oksida dalam pengotor grafit menjadi klorida. Karena titik leleh dan titik didih klorida yang jauh lebih rendah dibandingkan dengan oksidanya, pengotor dalam grafit dapat dihilangkan tanpa memerlukan suhu yang sangat tinggi.

Proses Pemurnian

Sebelum memurnikan produk grafit dengan kemurnian tinggi yang digunakan dalam semikonduktor SiC generasi ketiga, penting untuk menentukan rencana proses yang tepat berdasarkan kemurnian akhir yang diinginkan, tingkat pengotor spesifik, dan kemurnian awal produk grafit. Prosesnya harus fokus pada penghilangan unsur-unsur penting seperti boron (B) dan aluminium (Al) secara selektif. Rencana pemurnian dirumuskan dengan menilai tingkat kemurnian awal dan target, serta persyaratan untuk elemen tertentu. Hal ini melibatkan pemilihan proses pemurnian yang optimal dan paling hemat biaya, termasuk menentukan parameter gas halogen, tekanan tungku, dan suhu proses. Data proses ini kemudian dimasukkan ke dalam peralatan pemurnian untuk menjalankan prosedur. Setelah pemurnian, pengujian pihak ketiga dilakukan untuk memverifikasi kepatuhan terhadap standar yang disyaratkan, dan produk yang memenuhi syarat dikirimkan ke pengguna akhir.