مادة عزل المجال الحراري

تحدث عملية نمو السيليكون أحادي البلورية في الغالب داخل مجال حراري، حيث تؤثر جودة البيئة الحرارية بشكل كبير على جودة البلورة وكفاءة النمو. يلعب تصميم المجال الحراري دورًا محوريًا في تشكيل تدرجات درجة الحرارة وديناميكيات تدفق الغاز داخل غرفة الفرن. علاوة على ذلك، فإن المواد المستخدمة في بناء المجال الحراري تؤثر بشكل مباشر على عمره وأدائه.

أهمية تصميم المجال الحراري

يضمن المجال الحراري المصمم جيدًا توزيع درجة الحرارة المناسبة لذوبان أشباه الموصلات ونمو البلورات، وبالتالي تسهيل إنتاج السيليكون أحادي البلورة عالي الجودة. على العكس من ذلك، تؤدي المجالات الحرارية المصممة بشكل غير مناسب إلى فشل البلورات في تلبية متطلبات الجودة أو، في بعض الحالات، إعاقة نمو البلورات الأحادية الكاملة.

اختيار المواد الميدانية الحرارية

تشير مواد المجال الحراري إلى المكونات الهيكلية والعازلة داخل غرفة فرن النمو البلوري. ومن بين المواد العازلة شائعة الاستخدامشعر الكربون‎مكونة من ألياف رقيقة تمنع الإشعاع الحراري بشكل فعال، وبالتالي توفر العزل.شعر الكربونعادة ما يتم نسجها في مواد رقيقة تشبه الصفائح، والتي يتم بعد ذلك تقطيعها إلى الأشكال المرغوبة ومنحنية لتناسب أنصاف أقطار منطقية.

هناك مادة عازلة سائدة أخرى يتم معالجتها، وتتكون من ألياف مماثلة ولكنها تستخدم مواد رابطة تحتوي على الكربون لدمج الألياف المشتتة في شكل أكثر قوة وتنظيمًا. ومن خلال استخدام ترسيب البخار الكيميائي للكربون بدلاً من المواد الرابطة، يمكن تعزيز الخواص الميكانيكية للمادة بشكل أكبر.

تحسين مكونات المجال الحراري

عادة، يتم تغليف اللبادات العازلة المعالجة بطبقة مستمرة من الجرافيت أورقائقعلى أسطحها الخارجية لتقليل التآكل والتآكل والتلوث بالجسيمات. وتوجد أيضًا أنواع أخرى من المواد العازلة المعتمدة على الكربون، مثل رغوة الكربون. بشكل عام، تُفضل المواد الجرافيتية نظرًا لانخفاض مساحة سطحها بشكل كبير، مما يؤدي إلى تقليل إطلاق الغازات وقصر الوقت المطلوب لتحقيق مستويات فراغ مناسبة في الفرن. بديل آخر هومركب C/Cالمواد المعروفة بخفة وزنها وتحملها العالي للضرر وقوتها. استبدال مكونات الجرافيت معمركب C/Cفي المجال الحراري يقلل بشكل كبير من تكرار استبدال مكونات الجرافيت، وبالتالي تحسين جودة البلورة الأحادية واستقرار الإنتاج.