石墨部件

产品概述

高纯度石墨元件在半导体制造流程中占据着至关重要的地位。它们是用高纯度石墨原料加工而成的精密机械坯料。

这种石墨含碳量不低于99.99%，并具备一系列全面的功能特性。它具有高机械强度和高密度，同时还具有优异的耐高温和抗氧化性能。该材料具有稳定的导热性和导电性、良好的抗热冲击性、固有的自润滑性、卓越的耐腐蚀性，并且非常适合精密加工。

在半导体行业中，用这种材料制成的部件出现在一系列关键应用中——尤其是在单晶生长炉的热区部件和外延设备中。

我公司采用等静压工艺生产晶粒尺寸控制在50微米以下的细晶高纯度石墨，该产品具有优异的微观结构均匀性和表面质量。产品纯度可达99.999%以上，并可根据客户要求提供碳化钽或碳化硅涂层处理，有效延长使用寿命，降低颗粒污染风险。

产品详情

a)产品特点和优势

超高纯度和低污染风险

我们的高纯度石墨部件采用等静压成型的细晶石墨材料制成。经高温提纯后，纯度可达99.999%以上（5N），满足半导体前端工艺对超洁净环境的要求。石墨作为一种低原子序数材料，具有极强的抗离子和等离子体轰击能力，不会释放金属离子污染半导体工艺环境。每批产品均经过严格的杂质检测，确保关键金属杂质（如Fe、Cu、Na、K等）的含量控制在ppb级。

优异的高温性能

石墨在极端热条件下仍能保持稳定的物理和化学性质。它能在2000°C以上的温度下稳定工作，尤其是在真空或惰性气体环境中。

低热膨胀系数和良好的导热性使其具有很强的抗热冲击能力。

石墨部件被用作单晶生长炉的加热器、坩埚和其他高温区部件，能够承受反复的热循环而不开裂或变形。这种卓越的耐久性延长了设备的维护周期，并为最终用户带来了实际的操作优势。

精密加工能力

我公司配备了先进的数控精密加工设备，加工精度可达±0.01mm，能够对复杂几何形状进行高精度加工。细晶粒等静压石墨的均匀微观结构确保了表面光滑度和尺寸稳定性，使其适用于对尺寸精度要求极高的应用，例如离子注入机屏蔽罩、蚀刻设备衬垫和MOCVD支撑盘。

涂层技术提升性能

针对严苛的工艺环境，我们提供碳化钽 (TaC) 和碳化硅 (SiC) 涂层石墨部件。碳化钽涂层具有高熔点，同时兼具优异的抗热冲击和抗等离子侵蚀性能。它们在高温卤素环境下能够可靠地防止腐蚀，并显著延长石墨部件的使用寿命。此外，该涂层极低的金属析出量可确保晶圆免受污染。

通过化学气相沉积法在石墨表面沉积碳化硅涂层，形成致密的保护层。该涂层可增强基材的耐磨性、耐化学腐蚀性和抗氧化性。

降低总体拥有成本 (TCO)

凭借卓越的材料性能和精密的加工工艺，我们的石墨零件拥有更长的使用寿命和更稳定的工艺性能。通过减少更换频率和最大限度地降低因颗粒污染造成的产量损失，我们帮助客户有效降低整体运营成本。

可定制解决方案

除了标准规格的石墨部件外，我们还可根据客户的工艺要求提供全方位定制服务，包括尺寸、形状、涂层类型和厚度的定制。我们提供从材料选择建议、图纸设计到成品交付的一站式技术支持。

b) 产品参数

产品名称：高纯度石墨零件；

原料：等静压细粒高纯度石墨；

材料纯度：大于99.999%，灰分含量：不超过百万分之十；材料密度：不低于1.78至1.85克/立方厘米。粒度控制在50微米以下。抗弯强度不低于40-60兆帕，抗压强度不低于70-90兆帕。电阻率约为10-15微欧姆/米。室温下导热系数约为100-130瓦/米/开尔文。从室温到600摄氏度的热膨胀系数约为4.5×10⁻⁶/开尔文。产品在真空或惰性气氛下的最高工作温度可达200​​0摄氏度以上。加工精度可达±0.01毫米。表面粗糙度可根据客户要求控制在3.2微米以下。

涂层类型可提供碳化钽涂层或碳化硅涂层，涂层厚度可根据工艺要求定制。

应用领域/场景

单晶生长炉热系统：石墨部件广泛应用于单晶硅生长炉中，包括用于支撑多晶硅原料的石墨坩埚、作为热场加热元件的石墨加热器、用于隔热的石墨隔热罩以及用于连接加热电源的石墨电极。这些部件需要在高温真空环境下长时间运行，因此对材料的耐高温性能和纯度要求极高。

外延设备：在晶圆外延生长过程中，石墨衬底支撑晶圆并均匀导热，而石墨喷嘴则输送反应气体。涂覆碳化硅的石墨衬底具有优异的耐腐蚀性和稳定的热性能。这些特性有助于获得更均匀的外延层厚度和更高的晶体质量。

蚀刻设备

在等离子刻蚀过程中，石墨衬里可保护腔室内壁，减少聚合物的积聚并减缓腔室腐蚀。石墨聚焦环可调节等离子体分布，确保刻蚀效果的一致性。由于石墨具有良好的等离子体耐受性，因此被广泛应用于各种刻蚀腔室部件。

离子注入机

在离子注入应用中，石墨屏蔽层可捕获杂散离子束，避免工艺腔室内部受到污染。石墨电极用于产生和引导离子束。石墨的低溅射率和低金属污染特性使其成为离子注入机内部组件的理想选择。有机金属化学气相沉积设备：在化合物半导体外延生长中，碳化硅涂层石墨支撑垫用于支撑衬底并实现均匀加热，这要求极高的温度均匀性和表面洁净度。我们的碳化硅涂层石墨支撑垫能够满足氮化镓和碳化硅等第三代半导体材料外延生长的工艺要求。

常见问题解答

问：高纯度石墨部件能达到怎样的纯度水平？

答：我们的高纯度石墨部件经过高温提纯后，纯度达到99.999%以上，灰分含量控制在百万分之十以下。铁、铜、钠、钾等关键金属杂质含量控制在十亿分之一水平，完全满足半导体前端工艺的高洁净度要求。

问：石墨部件在使用过程中为什么会氧化？如何避免这种情况？

答：石墨在高于400-500°C的温度下暴露于空气中时开始氧化。随着时间的推移，氧化会导致材料损失，并使部件性能逐渐下降。

为最大限度降低这种风险，建议在真空环境或氩气、氮气等惰性气体环境下使用石墨部件。如果必须使用非惰性气体，则涂层石墨部件（特别是碳化硅或碳化钽涂层部件）是更可靠的选择。这些涂层能够有效阻隔氧气，显著提高抗氧化性能。

问：碳化钽涂层和碳化硅涂层有什么区别？客户应该如何选择合适的涂层？

答：碳化钽涂层具有更高的熔点和更强的抗等离子腐蚀能力。它们在极端工作条件下表现最佳，尤其是在高温富卤素环境中。

采用化学气相沉积法沉积碳化硅涂层，形成致密的保护膜，在耐磨性、耐腐蚀性和抗氧化性方面表现均衡。

涂层的选择应根据实际工艺要求而定。当工作介质中含有高腐蚀性氯气、氟气及类似气体时，优选碳化钽涂层。如果耐磨性和抗氧化性是主要考虑因素，则碳化硅涂层是一种更具成本效益的解决方案。

问：石墨部件的使用寿命是多久？

答：石墨部件的使用寿命受多种因素影响，包括工作温度、大气条件、工艺频率以及是否涂覆保护涂层。在正常使用和维护条件下，单晶炉石墨热区部件的使用寿命通常为六至十二个月。涂覆碳化硅或碳化钽的石墨部件具有更好的耐腐蚀性和抗氧化性，其使用寿命可延长至十八至二十四个月甚至更长。

问：非标石墨零件可以定制吗？

答：是的。我们公司提供全面的定制服务。客户可以提供图纸或样品，我们将根据具体的工艺要求选择材料、设计涂层方案并进行精密加工。无论是特定尺寸、复杂形状还是特殊涂层要求，我们都能满足您的定制需求。我们建议您提前与我们的技术团队沟通，以便获得最佳解决方案。

问：如何清洁和保养石墨部件？

答：石墨零件的清洗应在洁净环境下进行。常用的清洗方法包括：用高纯氮气吹扫表面以去除颗粒物；用异丙醇或无水乙醇擦拭表面；对于更严重的污染，可采用超声波清洗后进行高温真空烘烤。清洗后，避免用手直接接触石墨零件表面；建议操作时佩戴洁净手套。对于涂层石墨零件，清洗过程中应避免使用强酸、强碱或硬毛刷，以免损坏涂层。