ከብዙ የካርቦን ቁሶች መካከል፣ ፒሮሊቲክ ግራፋይት በከፍተኛ ቁጥጥር በሚደረግበት የንብርብር አወቃቀሩ እና በከፍተኛ አኒሶትሮፒ ጎልቶ ይታያል። ከተፈጥሮ ግራፋይት በተለየ፣ ፒሮሊቲክ ግራፋይት ከማዕድናት በቀጥታ የተገኘ አይደለም። በምትኩ፣ በከፍተኛ ሙቀት ባለው የኬሚካል ትነት ክምችት (CVD) አማካኝነት የሚመረተው ሲሆን፣ የሃይድሮካርቦን ጋዞች በ2000°ሴ በላይ ባለው የሙቀት መጠን ወደ ካርቦን አቶሞች ንብርብሮች ውስጥ ይከማቻሉ፣ ይህም ከፍተኛ ተኮር እና እጅግ በጣም ንጹህ የሆነ አርቲፊሻል ግራፋይት መዋቅር ያስከትላል። ይህ በትክክል ሊቆጣጠረው የሚችል የዝግጅት ዘዴ እንደ የሙቀት ማስተላለፊያ፣ የኤሌክትሪክ ማስተላለፊያ እና መግነጢሳዊ ምላሽ ባሉ ቁልፍ ባህሪያት ውስጥ በአቅጣጫ ላይ የተመሰረቱ ባህሪያትን እንዲያሳይ ያስችለዋል፣ እነዚህ ባህሪያት ከተፈጥሮ ግራፋይት ጋር የማይመሳሰሉ ናቸው።

I. ፒሮሊቲክ ግራፋይት ምንድን ነው?

ፒሮሊቲክ ግራፋይት በከፍተኛ ሙቀት ፒሮሊቲክ የእንፋሎት ክምችት (CVD) ሂደት የሚዘጋጅ ከፍተኛ ትኩረት የሚሰጠው የካርቦን ቁሳቁስ ነው። በተለምዶ የካርቦን አቶሞችን በከፍተኛ ሙቀት (አብዛኛውን ጊዜ ከ2000℃ በላይ) እና ዝቅተኛ ግፊት ባለው ሁኔታ ውስጥ ለመበተን እና ለማስቀመጥ (እንደ ሚቴን ያሉ) የሃይድሮካርቦን ጋዞችን ይጠቀማል። ከዚያም እነዚህ አቶሞች የካርቦን ንብርብሮችን በከፍተኛ ደረጃ ቅደም ተከተል ለማስቀመጥ ከፍተኛ የሙቀት መጠንን በማጣራት ይጋለጣሉ፣ ይህም እጅግ በጣም ከፍተኛ አቅጣጫ ያለው የግራፋይት መዋቅር ይፈጥራል።

II. በሴሚኮንዳክተር ሂደቶች ውስጥ የፒሮሊቲክ ግራፋይት (PG) ጥቅሞች

1. የአዮን ተከላ፡

በአዮን ተከላ ሂደት ውስጥ፣ PG በዋናነት ከፍተኛ ትክክለኛነት ያላቸውን በሮች (ፍርግርጎች) እና ኤሌክትሮዶችን ለማምረት ያገለግላል።

●የአዮን ተከላ መቋቋም፡ የአዮን ጨረሮች እጅግ በጣም ከፍተኛ ኃይል አላቸው። ባህላዊ የሞሊብዲነም (ሞ) ወይም የቱንግስተን (ወ) በሮች ለረጅም ጊዜ በአዮን ቦምብ ድብደባ ወቅት አካላዊ ስፐተር ይደርሳሉ። ይህ በሩ ራሱ እንዲሳሳና እንዲበሰብስ ከማድረጉም በላይ የተረጩት የብረት አቶሞችም ከባድ የብረት ብክለት ምንጭ ይሆናሉ። PG ለዝገት እጅግ በጣም ጠንካራ የመቋቋም ችሎታ ያሳያል (እጅግ በጣም ዝቅተኛ የኤች መጠን)፣ እና የህይወት ዘመኑ በተለምዶ ከብረት ክፍሎች ብዙ ጊዜ ይበልጣል።

● የተሻሻለ የጨረር የአሁኑ ትክክለኛነት፡- PG የመልበስ መቋቋም የሚችል ስለሆነ፣ የበሩ ቀዳዳ መጠን ለረጅም ጊዜ የተረጋጋ ሆኖ ሊቆይ ይችላል። ይህም የአዮን ጨረር ትኩረት እና አንግል ለረጅም ጊዜ የተረጋጋ ሆኖ እንዲቆይ ያረጋግጣል፣ ይህም የተተከለው አንግል መስፈርቶች እጅግ በጣም ከፍተኛ ለሆኑ የላቁ ሂደቶች (እንደ 7nm እና 5nm ያሉ) ወሳኝ ነው።

●እጅግ በጣም ጥሩ የሙቀት አስተዳደር፡- የፒጂ (PG) እጅግ በጣም ከፍተኛ የሆነ የአውሮፕላን ውስጥ የሙቀት ማስተላለፊያ (ከመዳብ በግምት 4-5 እጥፍ) በመጠቀም፣ በአውሮፕላኑ ላይ በአዮን ቦምብ ፍንዳታ የሚፈጠረውን ሙቀት በፍጥነት ሊያጠፋ ይችላል፣ ይህም በአካባቢው ከመጠን በላይ ሙቀት መጨመርን እና መበላሸትን ይከላከላል።

2. MOCVD እና Epitaxy: በዋናነት ለንዑስ ሽፋን ጥቅም ላይ የዋለ

በኤልኢዲ ማምረቻ (GaN ሂደት) ወይም በሲሊኮን ኤፒታክሲያል ሂደቶች፣ በብዛት ጥቅም ላይ የሚውለው የግራፋይት ንጣፍ (Suscepter) በገጹ ላይ ያለው የመጀመሪያው ግራፋይት አይደለም፣ ነገር ግን ብዙውን ጊዜ ጥቅጥቅ ባለ የPG ወይም SiC ንብርብር የተሸፈነ ነው።

●ማሸጊያ፡- ምንም እንኳን በገለልተኛነት የተገጠመው ግራፋይት ጥቅጥቅ ያለ ቢሆንም፣ አሁንም በአጉሊ መነጽር ቀዳዳ ያለው ሲሆን ጋዞችን በቀላሉ የሚስብ እና ቅንጣቶችን ወይም ቆሻሻዎችን በከፍተኛ ሙቀት የሚለቅ ነው። በሲቪዲ በኩል የተቀመጠው የፒጂ ሽፋን ከቲዎሬቲካል ጥግግት ጋር ቅርብ የሆነ ጥግግት ያገኛል፣ የግራፋይት ማትሪክስን ሙሉ በሙሉ ይዘጋል፣ የግራፋይት ቅንጣቶች እንዳይወድቁ እና ዋፈርን እንዳይበክሉ ይከላከላል፣ እንዲሁም ከግራፋይት ውስጥ የቆሻሻ ጋዞችን መለቀቅ ያግዳል።

●የኬሚካል ዝገት መቋቋም፡- የMOCVD ሂደት እጅግ በጣም ዝገት የሚያስከትሉ ከፍተኛ መጠን ያለው አሞኒያ (NH3) እና ብረት-ኦርጋኒክ ምንጮችን ይጠቀማል። የፒጂ ንብርብር በኬሚካላዊ መልኩ እጅግ በጣም ንቁ ሲሆን ውስጣዊውን የግራፋይት ንጣፍ ከዝገት በብቃት ይጠብቃል።

●የጥቁር አካል ጨረር እና የሙቀት መጠን ወጥነት፡- PG እጅግ በጣም ጥሩ የጥቁር አካል ጨረር ባህሪያት ያሉት ሲሆን ይህም የኢንፍራሬድ ቴርሞሜትሪ ትክክለኛነትን ያረጋግጣል። የላቀ የሙቀት አማቂነት እንዲሁም የንጣፉ ወለል የበለጠ ወጥ የሆነ የሙቀት መጠን እንዲኖር ይረዳል፣ ይህም የኤፒታክሲያል ንብርብር ውፍረት እና የቅንብር ወጥነት በቀጥታ ይወስናል።

3. ከፍተኛ የሙቀት መጠን ያላቸው ማሞቂያዎች፡

የPBN/PG ኮምፖዚት ማሞቂያዎች በብዛት የሚገኙት በPVD ወይም CVD ክፍሎች ውስጥ እጅግ በጣም ከፍተኛ የንፅህና መስፈርቶች ሲኖራቸው ነው። እነዚህ ማሞቂያዎች ባህላዊ የብረት ሽቦዎችን አይጠቀሙም ነገር ግን PGን እንደ ማሞቂያ ተከላካይ ንብርብር ይጠቀማሉ።

●እጅግ በጣም ንጹህ የማሞቂያ ኤለመንት፡- የብረት ማሞቂያ ኤለመንቶች በከፍተኛ ሙቀት የብረት ቆሻሻዎችን ለመበታተን የተጋለጡ ናቸው። ፒሮሊቲክ ግራፋይት ራሱ ካርቦን ሲሆን ንፁህነቱ ከ99.999% በላይ ነው። ምንም እንኳን የቮልታይላይዜሽን መጠን ቢኖርም፣ ካርቦን በሴሚኮንዳክተር ሂደቶች ውስጥ በአንጻራዊነት "ተስማሚ" ንጥረ ነገር ነው (ከወርቅ፣ ከመዳብ፣ ከብረት፣ ወዘተ ጋር ሲነጻጸር)፣ ይህም የብረት ብክለትን አደጋ በእጅጉ ይቀንሳል።

●እጅግ በጣም ፈጣን ምላሽ፡ የፒጂ ማሞቂያዎች በጣም ትንሽ የሙቀት አቅም ስላላቸው እጅግ በጣም ፈጣን የማሞቂያ እና የማቀዝቀዣ ፍጥነት (የሙቀት ምላሽ) ያስከትላል። ይህ ፈጣን የሙቀት ዑደት (RTP) ለሚያስፈልጋቸው ሂደቶች በጣም ጠቃሚ ሲሆን ይህም የመተላለፊያ አቅምን በእጅጉ ያሻሽላል።

●የተበጀ የሙቀት መስክ፡- የPG ንብርብር የወረዳ መንገድ (የሰርፔንቲን ሽቦ) በመንደፍ፣ የሙቀት መስክ ስርጭት በጉድጓዱ ጠርዞች ላይ ያለውን የሙቀት መጥፋት ለማካካስ በትክክል ሊነደፍ ይችላል፣ ይህም እጅግ በጣም ከፍተኛ የዋፈር የሙቀት መጠን ወጥነት ያስገኛል።

4. የፕላዝማ ኤች፡ "ዝቅተኛ ኪሳራ" ኤሌክትሮዶች

በደረቅ ቆሻሻ ማስወገጃ፣ በተለይም በፍሎሪን ወይም በክሎሪን ላይ የተመሰረቱ ጋዞችን በሚያካትቱ በጣም ዝገት ባላቸው አካባቢዎች።

●ለፍጆታ ዕቃዎች ምትክ፡- ነጠላ-ክሪስታል ሲሊከን ወይም ሲሲ እንደ ኤሌክትሮዶችም ጥቅም ላይ ቢውሉም፣ በተወሰኑ ብጁ ሂደቶች፣ ከPG የተሰሩ የትኩረት ቀለበቶች ወይም የኤሌክትሮድ ሳህኖች፣ በመጠን እና በኬሚካል መቋቋም ምክንያት፣ የመተኪያ ድግግሞሽን ሊቀንሱ እና የባለቤትነት ወጪን (CoO) ሊቀንሱ ይችላሉ።

III. የፒሮሊቲክ ግራፋይት በሴሚኮንዳክተር ሂደቶች ውስጥ አተገባበር

በከፍተኛ ንፅህናው፣ በከፍተኛ የሙቀት መረጋጋት፣ እጅግ በጣም ዝቅተኛ የጋዝ መተላለፊያ፣ እጅግ በጣም ጥሩ የሙቀት ማስተላለፊያ እና ቁጥጥር ሊደረግበት በሚችል አኒሶትሮፒ ምክንያት፣ ፒሮሊቲክ ግራፋይት (PG) በሴሚኮንዳክተር መሳሪያዎች ውስጥ የማይፈለግ የካርቦን-ተኮር ቁሳቁስ ሆኗል። በብዙ ወሳኝ የሂደት አካባቢዎች (ከፍተኛ ሙቀት፣ ቫክዩም፣ ፕላዝማ፣ ዝገት ጋዞች) ከብረታ ብረት ወይም ከሴራሚክስ ጋር ሲነጻጸር፣ ፒጂ ከፍተኛ መረጋጋት እና ዝቅተኛ የብክለት አደጋን ይሰጣል፣ እና ስለዚህ በሴሚኮንዳክተር ዋፈር ማቀነባበሪያ መሳሪያዎች እና በሚጠቀሙ ክፍሎች ውስጥ በስፋት ጥቅም ላይ ይውላል።

1. በሲቪዲ/ፒኢሲቪዲ/ኤምኦሲቪዲ መሳሪያዎች ውስጥ ያሉ አፕሊኬሽኖች

①የሙቀት ንጣፎች እና የሙቀት ሆሞጀኔዜሽን ክፍሎች

ፒሮሊቲክ ግራፋይት (PG) እንደ ከፍተኛ ሙቀት ማሞቂያ ሳህን ወይም የኋላ ሳህን ቁሳቁስ ሆኖ ሊያገለግል ይችላል።

● በ MOCVD ኤፒታክሲያል የእድገት ምላሽ ክፍል ውስጥ የሱስ ተጠቂ

● በከፍተኛ ሙቀት CVD ምድጃዎች ውስጥ የማሞቂያ ኤለመንት ድጋፍ መዋቅር

②የሱሴፕተር ሽፋን ንጣፍ

ብዙ የMOCVD ሂደቶች SiC-coated Pyrolytic Graphite ይጠቀማሉ።

የፒሮሊቲክ ግራፋይት ጥቅሞች፡

● ዝቅተኛ የጋዝ ፍሰት፣ የSiC ሽፋን መረጋጋትን ያረጋግጣል

● በከፍተኛ ሙቀት ምንም አይነት ለውጥ የለም፣ የተረጋጋ የዋፈር የሙቀት መጠን ስርጭትን ይጠብቃል

●ቀላል ክብደት፣ የሚሽከረከሩ ስርዓቶችን እንቅስቃሴ መቀነስ

ፒሮሊቲክ ግራፋይት የተሸፈነ ክሩክብል

2. በቅርጫት መሳሪያዎች ውስጥ አፕሊኬሽኖች

የጉድጓድ ሽፋን እና የምላሽ ዞን መዋቅራዊ አካላት

ፒሮሊቲክ ግራፋይት በፕላዝማ አካባቢዎች ውስጥ እጅግ በጣም ጥሩ የዝገት መቋቋም እና ከፍተኛ የሙቀት መጠን መረጋጋት ያሳያል፣ ይህም እንደ ምላሽ ክፍል ሽፋን ቁሳቁስ ወይም እንደ ፍጆታ ተስማሚ ያደርገዋል።

●RIE፣ የICP ምላሽ ክፍል ክፍሎች

●የፕላዝማ ብልጭታዎች፣ አንጸባራቂዎች

●የኤሌክትሮድ የኋላ ሰሌዳዎች ወይም የሙቀት መከላከያ ክፍሎች (እንደ ዲዛይኑ ይለያያል)

3. በከፍተኛ ሙቀት አኒሌሽን እና በሙቀት ሕክምና ውስጥ አፕሊኬሽኖች

ፒሮሊቲክ ግራፋይት በብዙ ከፍተኛ ሙቀት ባላቸው የሙቀት ማከሚያ ምድጃዎች (ከ1000°ሴ በላይ) ውስጥ ቁልፍ አካል ሲሆን የሚከተሉትን ያካትታል፦

●ፈጣን የሙቀት ማቀነባበሪያ (RTP)

●ሲሊኮን ካርባይድ (ሲሲ) ኤፒታክሲያል ምድጃዎች

● ከፍተኛ ሙቀት ያለው የማጣሪያ ምድጃዎች

●ግራፋይት ጀልባዎች እና መሳሪያዎች

4. በዋፈር ጭነት/ማስተላለፊያ እና እቃዎች ውስጥ ያሉ አፕሊኬሽኖች

PG፣ በከፍተኛ ንፅህናው እና በዝቅተኛ የቅንጣት ብክለት ምክንያት፣ በሚከተሉት ክፍሎች ውስጥ በስፋት ጥቅም ላይ ይውላል፡

● የዋፈር ሱሰተር

● የዋፈር ተሸካሚ/ጀልባ

●የጠርዝ ቀለበት

● የጋዝ ፍሰት እንቆቅልሽ

PG በተለይ በከፍተኛ ሙቀት ኤፒታክሲ ወይም ኬሚካላዊ ግብረመልስ አካባቢዎች ውስጥ ለዋፈር ድጋፎች ተስማሚ ነው።

5. በአዮን ተከላ ውስጥ አፕሊኬሽኖች

ፒሮሊቲክ ግራፋይት እንደሚከተለው ጥቅም ላይ ይውላል

●የጨረር ማቆሚያ

●ኮሊማተር

●ከፍተኛ ኃይል ያላቸው የአዮን መምጠጥ ክፍሎች

6. በሊቶግራፊ ስርዓቶች ውስጥ ሊሆኑ የሚችሉ አፕሊኬሽኖች

ምንም እንኳን በቀጥታ እንደ ኦፕቲካል ክፍሎች ብዙም ጥቅም ላይ ባይውልም፣ ፒሮሊቲክ ግራፋይት በሚከተሉት ቦታዎች ጥቅም ላይ ይውላል፡

●ከፍተኛ የመምጠጥ ብርሃን ያላቸው ወጥመዶች

● ለኦፕቲካል ሲስተሞች የሙቀት መቆጣጠሪያ መዋቅሮች

እጅግ በጣም ጥሩ የጥቁር ሰውነት መምጠጥ ባህሪያት ስላለው፣ የጠፋ ብርሃንን ውጤታማ በሆነ መንገድ ማፈን ይችላል።