Các bộ phận bằng than chì

Tổng quan sản phẩm

Các linh kiện than chì có độ tinh khiết cao đóng vai trò quan trọng trong toàn bộ quy trình sản xuất chất bán dẫn. Chúng là các phôi được gia công chính xác từ nguyên liệu than chì có độ tinh khiết cao.

Loại than chì này chứa không dưới 99,99% carbon và thể hiện đầy đủ các đặc tính chức năng. Nó có độ bền cơ học và mật độ cao, cùng với khả năng chịu nhiệt và oxy hóa mạnh mẽ. Vật liệu này mang lại khả năng dẫn nhiệt và dẫn điện ổn định, khả năng chịu sốc nhiệt tốt, tính tự bôi trơn vốn có, khả năng chống ăn mòn tuyệt vời và sự phù hợp vượt trội cho gia công chính xác.

Trong ngành công nghiệp bán dẫn, các bộ phận làm từ vật liệu này xuất hiện trong nhiều ứng dụng quan trọng—đặc biệt là trong các linh kiện vùng nhiệt cho lò nung tăng trưởng tinh thể đơn và trong thiết bị kết tinh epitaxy.

Công ty chúng tôi sử dụng phương pháp ép đẳng tĩnh để sản xuất than chì tinh khiết cao, có kích thước hạt được kiểm soát dưới 50 micromet, thể hiện độ đồng nhất tuyệt vời về cấu trúc vi mô và chất lượng bề mặt. Độ tinh khiết của sản phẩm có thể đạt trên 99,999%, và có thể cung cấp các lớp phủ cacbua tantan hoặc cacbua silic theo yêu cầu của khách hàng, giúp kéo dài tuổi thọ và giảm nguy cơ ô nhiễm hạt.

Chi tiết sản phẩm

a). Đặc điểm và ưu điểm của sản phẩm

Độ tinh khiết cực cao và nguy cơ ô nhiễm thấp

Các linh kiện than chì tinh khiết cao của chúng tôi được làm từ vật liệu than chì dạng hạt mịn được tạo thành bằng phương pháp ép đẳng tĩnh. Sau quá trình tinh chế ở nhiệt độ cao, độ tinh khiết có thể đạt trên 99,999% (5N), đáp ứng yêu cầu về môi trường cực kỳ sạch trong các quy trình sản xuất bán dẫn. Là vật liệu có số nguyên tử thấp, than chì có khả năng chống chịu mạnh mẽ với sự bắn phá của ion và plasma và sẽ không giải phóng các ion kim loại gây ô nhiễm môi trường xử lý bán dẫn. Mỗi lô sản phẩm đều trải qua quá trình kiểm tra tạp chất nghiêm ngặt để đảm bảo hàm lượng các tạp chất kim loại quan trọng (như Fe, Cu, Na, K, v.v.) được kiểm soát ở mức ppb.

Hiệu suất tuyệt vời ở nhiệt độ cao

Than chì duy trì các tính chất vật lý và hóa học ổn định trong điều kiện nhiệt độ khắc nghiệt. Nó hoạt động ổn định ở nhiệt độ trên 2000°C, đặc biệt là trong môi trường chân không hoặc khí trơ.

Hệ số giãn nở nhiệt thấp kết hợp với khả năng dẫn nhiệt tốt giúp tạo nên khả năng chống sốc nhiệt mạnh mẽ.

Được sử dụng làm bộ phận gia nhiệt, nồi nấu chảy và các bộ phận chịu nhiệt khác trong lò nung tinh thể đơn, các bộ phận bằng than chì chịu được chu kỳ nhiệt lặp đi lặp lại mà không bị nứt hoặc biến dạng. Độ bền chắc chắn này kéo dài khoảng thời gian bảo trì thiết bị và tạo ra những lợi thế vận hành thiết thực cho người sử dụng cuối.

Khả năng gia công chính xác

Công ty chúng tôi được trang bị thiết bị gia công chính xác CNC tiên tiến, đạt độ chính xác gia công ±0,01mm, cho phép gia công chính xác cao các hình dạng phức tạp. Cấu trúc vi mô đồng nhất của than chì đẳng tĩnh hạt mịn đảm bảo độ nhẵn bề mặt và độ ổn định kích thước, thích hợp cho các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác kích thước cực cao, chẳng hạn như tấm chắn máy cấy ion, lớp lót thiết bị khắc và đĩa đỡ MOCVD.

Nâng cao hiệu năng thông qua công nghệ lớp phủ

Đối với môi trường xử lý khắc nghiệt, chúng tôi cung cấp các bộ phận than chì được phủ cacbua tantan (TaC) và cacbua silic (SiC). Lớp phủ cacbua tantan có điểm nóng chảy cao cùng với khả năng chống sốc nhiệt và ăn mòn plasma mạnh mẽ. Chúng cung cấp khả năng bảo vệ đáng tin cậy chống ăn mòn trong môi trường halogen nhiệt độ cao và kéo dài đáng kể tuổi thọ của các bộ phận than chì. Đồng thời, sự giải phóng kim loại tối thiểu của lớp phủ giúp giữ cho các tấm bán dẫn không bị nhiễm bẩn.

Lớp phủ silicon carbide được phủ lên bề mặt than chì bằng phương pháp lắng đọng hơi hóa học để tạo thành một lớp bảo vệ đặc chắc. Lớp này giúp tăng cường khả năng chống mài mòn, ăn mòn hóa học và oxy hóa của chất nền.

Giảm tổng chi phí sở hữu (TCO)

Nhờ đặc tính vật liệu vượt trội và chất lượng gia công chính xác, các bộ phận bằng than chì của chúng tôi có tuổi thọ cao hơn và hiệu suất vận hành ổn định hơn. Bằng cách giảm tần suất thay thế và giảm thiểu tổn thất năng suất do ô nhiễm hạt, chúng tôi giúp khách hàng giảm chi phí vận hành tổng thể một cách hiệu quả.

Giải pháp tùy chỉnh

Ngoài các linh kiện than chì tiêu chuẩn, chúng tôi còn cung cấp dịch vụ tùy chỉnh hoàn toàn dựa trên yêu cầu quy trình của khách hàng, bao gồm tùy chỉnh kích thước, hình dạng, loại lớp phủ và độ dày cụ thể. Chúng tôi cung cấp hỗ trợ kỹ thuật trọn gói từ tư vấn lựa chọn vật liệu và thiết kế bản vẽ đến giao sản phẩm hoàn thiện.

b) Thông số sản phẩm

Tên sản phẩm: Các bộ phận bằng than chì có độ tinh khiết cao;

Nguyên liệu thô: than chì tinh khiết cao, dạng hạt mịn, được sản xuất bằng phương pháp ép đẳng tĩnh;

Độ tinh khiết vật liệu: trên 99,999%, hàm lượng tro: không quá 10 phần triệu; mật độ vật liệu: không nhỏ hơn 1,78 đến 1,85 gam trên centimet khối. Kích thước hạt được kiểm soát dưới 50 micromet. Độ bền uốn không nhỏ hơn 40-60 MPa, độ bền nén không nhỏ hơn 70-90 MPa. Điện trở suất xấp xỉ 10-15 micro ôm trên mét. Độ dẫn nhiệt ở nhiệt độ phòng xấp xỉ 100-130 watt trên mét trên Kelvin. Hệ số giãn nở nhiệt xấp xỉ 4,5 x 10⁻⁶ trên Kelvin từ nhiệt độ phòng đến 600 độ C. Nhiệt độ hoạt động tối đa của sản phẩm có thể đạt trên 2000 độ C trong môi trường chân không hoặc khí trơ. Độ chính xác gia công có thể đạt ±0,01 milimét. Độ nhám bề mặt có thể được kiểm soát dưới 3,2 micromet theo yêu cầu của khách hàng.

Lớp phủ có thể là lớp phủ cacbua tantan hoặc cacbua silic, và độ dày lớp phủ có thể được tùy chỉnh theo yêu cầu của quy trình.

Các lĩnh vực/tình huống ứng dụng

Hệ thống nhiệt của lò nuôi cấy tinh thể đơn: Các thành phần bằng than chì được sử dụng rộng rãi trong lò nuôi cấy silicon tinh thể đơn, bao gồm nồi nấu bằng than chì để đỡ nguyên liệu silicon đa tinh thể, bộ gia nhiệt bằng than chì làm phần tử gia nhiệt cho trường nhiệt, lớp cách nhiệt bằng than chì và điện cực bằng than chì để kết nối nguồn điện gia nhiệt. Các thành phần này hoạt động trong thời gian dài trong môi trường chân không nhiệt độ cao, đòi hỏi hiệu suất nhiệt độ cực cao và độ tinh khiết của vật liệu.

Thiết bị biểu mô: Trong các quy trình tăng trưởng epitaxy, chất nền than chì hỗ trợ tấm bán dẫn và truyền nhiệt đồng đều, trong khi các vòi phun than chì cung cấp khí phản ứng. Chất nền than chì được phủ lớp silicon carbide mang lại khả năng chống ăn mòn vượt trội và hiệu suất nhiệt ổn định. Những đặc điểm này giúp đạt được độ dày lớp epitaxy đồng đều hơn và chất lượng tinh thể tốt hơn.

Thiết bị khắc

Trong quá trình khắc plasma, lớp lót than chì bảo vệ thành bên trong buồng, giảm sự tích tụ polymer và làm chậm quá trình ăn mòn buồng. Vòng hội tụ than chì điều chỉnh sự phân bố plasma để đảm bảo kết quả khắc nhất quán. Nhờ khả năng chịu plasma tốt, than chì được sử dụng rộng rãi cho nhiều thành phần khác nhau của buồng khắc.

Máy cấy ion

Đối với các ứng dụng cấy ion, tấm chắn than chì giữ lại các chùm ion lạc và tránh ô nhiễm bên trong buồng xử lý. Điện cực than chì tạo ra và dẫn hướng chùm ion. Tốc độ bắn phá thấp và đặc tính ít ô nhiễm kim loại của than chì làm cho nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho các thành phần bên trong của máy cấy ion. Thiết bị lắng đọng hơi hóa học hữu cơ kim loại: Trong quá trình tăng trưởng màng mỏng bán dẫn hợp chất, các tấm đỡ than chì phủ silicon carbide được sử dụng để đỡ chất nền và đạt được sự gia nhiệt đồng đều, đòi hỏi độ đồng nhất nhiệt độ cực cao và độ sạch bề mặt. Các tấm đỡ than chì phủ silicon carbide của chúng tôi có thể đáp ứng các yêu cầu quy trình cho sự tăng trưởng màng mỏng của các vật liệu bán dẫn thế hệ thứ ba như gallium nitride và silicon carbide.

Câu hỏi thường gặp

Hỏi: Các bộ phận bằng than chì có độ tinh khiết cao có thể đạt được mức độ tinh khiết nào?

A: Các linh kiện than chì tinh khiết cao của chúng tôi, sau quá trình tinh chế ở nhiệt độ cao, đạt độ tinh khiết trên 99,999%, với hàm lượng tro được kiểm soát dưới 10 phần triệu. Các tạp chất kim loại quan trọng như sắt, đồng, natri và kali được kiểm soát ở mức 1 phần tỷ, đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về độ sạch cao của các quy trình sản xuất bán dẫn giai đoạn đầu.

Hỏi: Tại sao các bộ phận bằng than chì bị oxy hóa trong quá trình sử dụng? Làm thế nào để tránh điều này?

A: Than chì bắt đầu bị oxy hóa khi tiếp xúc với không khí ở nhiệt độ trên 400–500°C. Theo thời gian, quá trình oxy hóa dẫn đến sự hao hụt vật liệu và suy giảm dần hiệu suất của linh kiện.

Để giảm thiểu rủi ro này, nên sử dụng các bộ phận bằng than chì trong môi trường chân không hoặc dưới các khí trơ như argon hoặc nitơ. Khi không thể tránh khỏi việc hoạt động trong điều kiện không trơ, các bộ phận bằng than chì được phủ lớp bảo vệ—đặc biệt là các bộ phận được phủ lớp silicon carbide hoặc tantalum carbide—sẽ là một giải pháp thay thế đáng tin cậy hơn. Các lớp phủ này đóng vai trò như một rào cản chống lại oxy và có thể cải thiện đáng kể khả năng chống oxy hóa.

Hỏi: Lớp phủ cacbua tantan và cacbua silic có những điểm khác biệt nào? Khách hàng nên lựa chọn phương án nào cho phù hợp?

A: Lớp phủ cacbua tantan có điểm nóng chảy cao hơn và khả năng chống ăn mòn plasma mạnh hơn. Chúng hoạt động tốt nhất trong điều kiện vận hành khắc nghiệt, đặc biệt là trong môi trường giàu halogen ở nhiệt độ cao.

Lớp phủ silicon carbide được lắng đọng bằng phương pháp lắng đọng hơi hóa học để tạo thành một lớp màng bảo vệ dày đặc, mang lại hiệu suất cân bằng về khả năng chống mài mòn, chống ăn mòn và chống oxy hóa.

Việc lựa chọn vật liệu phủ nên dựa trên yêu cầu thực tế của quy trình. Lớp phủ cacbua tantan được ưu tiên khi môi trường làm việc chứa clo, flo và các khí tương tự có tính ăn mòn cao. Nếu bảo vệ chống mài mòn và oxy hóa là ưu tiên hàng đầu, lớp phủ cacbua silic sẽ mang lại giải pháp tiết kiệm chi phí hơn.

Hỏi: Tuổi thọ sử dụng của các bộ phận bằng than chì là bao lâu?

A: Tuổi thọ của các bộ phận bằng than chì bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, bao gồm nhiệt độ hoạt động, điều kiện khí quyển, tần suất vận hành và việc có phủ lớp bảo vệ hay không. Trong điều kiện sử dụng và bảo trì bình thường, tuổi thọ của các bộ phận vùng nóng bằng than chì cho lò nung đơn tinh thể thường từ sáu đến mười hai tháng. Các bộ phận bằng than chì được phủ silicon carbide hoặc tantalum carbide có khả năng chống ăn mòn và chống oxy hóa tốt hơn, kéo dài tuổi thọ lên đến mười tám đến hai mươi bốn tháng hoặc thậm chí lâu hơn.

Hỏi: Các bộ phận bằng than chì không đạt tiêu chuẩn có thể được tùy chỉnh không?

A: Vâng. Công ty chúng tôi cung cấp dịch vụ tùy chỉnh hoàn toàn. Khách hàng có thể cung cấp bản vẽ hoặc mẫu, và chúng tôi sẽ lựa chọn vật liệu, thiết kế phương án phủ lớp, và thực hiện gia công chính xác dựa trên các yêu cầu quy trình cụ thể. Cho dù đó là kích thước cụ thể, hình dạng phức tạp hay yêu cầu phủ lớp đặc biệt, việc tùy chỉnh đều có thể thực hiện được. Chúng tôi khuyên bạn nên liên hệ trước với đội ngũ kỹ thuật của chúng tôi để có được giải pháp tối ưu.

Hỏi: Làm thế nào để vệ sinh và bảo dưỡng các bộ phận bằng than chì?

A: Việc làm sạch các bộ phận bằng than chì cần được thực hiện trong môi trường sạch sẽ. Các phương pháp làm sạch thông thường bao gồm: thổi khí nitơ tinh khiết cao vào bề mặt để loại bỏ các chất dạng hạt; lau bề mặt bằng isopropanol hoặc etanol khan; đối với trường hợp nhiễm bẩn nặng hơn, có thể sử dụng phương pháp làm sạch bằng sóng siêu âm kết hợp với sấy chân không ở nhiệt độ cao. Sau khi làm sạch, tránh tiếp xúc trực tiếp với bề mặt bộ phận bằng than chì bằng tay; nên đeo găng tay sạch trong quá trình thao tác. Đối với các bộ phận bằng than chì được phủ lớp bảo vệ, tránh sử dụng axit hoặc kiềm mạnh hoặc bàn chải cứng có thể làm hỏng lớp phủ trong quá trình làm sạch.