半導體產業多晶硅生產用石墨制品

半導體產業多晶硅生產用石墨制品多晶硅生產用石墨制品

硅半導體用的多晶硅生產用石墨制品。當今，硅材料是以存儲器為核心的半導體產業所使用的主要原料。其生產制造過程中大量使用多晶硅生產用石墨制品。

多晶硅的生產工藝為，將純度較高的石英石（SiO2）混以焦炭、木炭等炭素材料，高溫下加熱還原，生成金屬硅（純度約為98％）；然后在反應爐內使金屬硅微粉和氯化氫氣體反應合成硅烷氣體；通過反復精煉提高硅烷氣體的純度。

接下來的工序主要分為兩種方法。一種是將三氯硅烷（ SiHCl3）和氫氣的混合氣體通入溫度為1100℃的石英容器，使其蒸結在容器中聳立的多晶硅芯棒的表面，并使芯棒的直徑逐漸變粗至150~200mm的方法（CVD法，稱之為西門子法另一種是將硅粉末和單硅烷/氫的混合氣體通入流化床反應容器內，加熱到600℃，使硅烷分解，反應后生成1mm左右的顆粒狀多晶硅的方法，稱之為流化床法。西門子法的模擬圖如圖2-13所示，其反應容器的模擬圖如圖2-14所示。

作為上述制造工藝中所使用的多晶硅生產用石墨制品，首先是在硅烷氣體制造過程中使用的用超大型等靜壓石墨制成的1000mm的反應容器。由于超過1000℃要與含硅或氫的周圍氣體接觸，必須具有高溫強度和耐化學反應性。在接下的多晶硅CVD生產法中，使用高純石墨制成的部件有多晶硅芯棒的保持器兼作通電電極、氣體導入的通氣嘴和加熱器。另外，用流化床法生產顆粒狀多晶硅時，也使用1000mm的高純石墨反應容器，但是為了防止硅烷氣體泄漏，在其表面要進行SC涂層處理。