Lắng đọng màng mỏng là một trong những bước quan trọng nhất trong sản xuất chất bán dẫn, trong đó các lớp vật liệu dẫn điện, cách điện và bán dẫn siêu mỏng được lắng đọng trên các tấm silicon để tạo nên cấu trúc phân lớp phức tạp của mạch tích hợp hiện đại. Trọng tâm của các quá trình lắng đọng này-bao gồm lắng đọng hơi hóa học (CVD), lắng đọng hơi vật lý (PVD) và tăng trưởng epiticular-là các chất nhạy cảm với than chì và các thành phần than chì được phủ để giữ, làm nóng và hỗ trợ các tấm bán dẫn có độ chính xác và độ tinh khiết đặc biệt. Những bộ phận than chì được xử lý kỹ thuật cao này rất cần thiết để đạt được màng mỏng đồng nhất,{5}}không có khuyết tật cần thiết cho các thiết bị bán dẫn tiên tiến.
Trong thị trường than chì bán dẫn toàn cầu, ứng dụng lắng đọng màng mỏng chiếm 25,6% tổng doanh thu, trị giá 429,54 triệu USD vào năm 2025 theo PW Consulting. Điều này làm cho quá trình lắng đọng trở thành phân khúc than chì bán dẫn lớn thứ hai-sau sự phát triển của tinh thể và là một trong những phân khúc phát triển-nhanh nhất khi các nhà sản xuất chip bổ sung thêm nhiều lớp lắng đọng hơn cho kiến trúc thiết bị 3D tiên tiến. Đặc biệt, thị trường dành cho các thành phần than chì được phủ chất bán dẫn{8}}được dự đoán sẽ tăng trưởng với tốc độ CAGR 7,8% vào đầu những năm 2030, vượt xa mức tăng trưởng chung của than chì bán dẫn khi có nhiều quy trình áp dụng công nghệ phủ tiên tiến để kéo dài tuổi thọ thành phần và cải thiện hiệu suất quy trình.
Chất nhạy cảm than chì có chức năng như chất mang bán dẫn chính xác và bệ gia nhiệt bên trong buồng lắng đọng. Trong quá trình xử lý, các tấm wafer nằm trên chất cảm ứng, được làm nóng bằng điện trở hoặc cảm ứng đến nhiệt độ chính xác từ vài trăm độ C đến hơn 1.000 độ tùy thuộc vào quá trình lắng đọng. Chất nhạy cảm phải làm nóng tấm bán dẫn đồng đều trên toàn bộ bề mặt của nó để đảm bảo độ dày màng và đặc tính vật liệu nhất quán từ tâm đến cạnh của tấm bán dẫn. Ngay cả những thay đổi nhiệt độ chỉ một vài độ cũng có thể gây ra những thay đổi không thể chấp nhận được về độ dày màng, độ bền của tấm hoặc thành phần vật liệu, làm giảm năng suất và hiệu suất của thiết bị.
Than chì trần hiếm khi được sử dụng trực tiếp trong quá trình lắng đọng; thay vào đó, các chất nhạy cảm và các thành phần buồng khác thường được phủ một lớp mỏng cacbua silic (SiC) hoặc các lớp phủ chuyên dụng khác. Những lớp phủ này phục vụ nhiều mục đích quan trọng: chúng ngăn chặn việc tạo ra các hạt do xói mòn nền than chì, chúng loại bỏ ô nhiễm carbon của tấm bán dẫn và màng lắng đọng, đồng thời chúng cung cấp một bề mặt cứng, bền có thể chịu được các chu kỳ nạp và dỡ tải lặp đi lặp lại của tấm bán dẫn. Than chì được phủ SiC-kết hợp tính dẫn nhiệt tuyệt vời và trọng lượng nhẹ của than chì với độ cứng cực cao, độ trơ hóa học và độ tinh khiết của cacbua silic, tạo ra thành phần tổng hợp vượt trội hơn các chất thay thế như cacbua silic nguyên chất hoặc thạch anh.
Ngoài các chất nhạy cảm, than chì còn được sử dụng cho nhiều thành phần buồng lắng đọng khác bao gồm vòi hoa sen để phân phối khí tiền chất đồng đều, lớp lót buồng, tấm chắn nhiệt, cụm điện cực và vòng lấy nét. Mỗi thành phần tận dụng sự kết hợp độc đáo giữa độ ổn định nhiệt, độ dẫn điện và khả năng gia công của than chì, thường được tăng cường bằng lớp phủ chuyên dụng phù hợp với quy trình hóa học cụ thể. Ví dụ: trong lò phản ứng lắng đọng silicon epiticular (EPI), chất nhạy cảm than chì với lớp phủ SiC có độ tinh khiết cao là tiêu chuẩn công nghiệp, cho phép sự phát triển đồng đều, chính xác của các lớp silicon đơn tinh thể ở nhiệt độ trên 1.000 độ. Trong hệ thống phún xạ PVD, mục tiêu than chì và tấm lót được sử dụng để lắng đọng các màng mỏng gốc cacbon.
Yêu cầu kỹ thuật đối với các thành phần than chì cấp độ lắng đọng là cực kỳ khắt khe. Vật liệu than chì cơ bản phải có độ tinh khiết đặc biệt với hàm lượng tro dưới 5ppm để ngăn ngừa ô nhiễm kim loại. Nó cũng phải có mật độ và độ dẫn nhiệt đồng đều để đảm bảo hiệu suất gia nhiệt ổn định trên toàn bộ đường kính wafer. Đối với các thành phần được phủ, lớp phủ phải hoàn toàn đồng nhất, không có lỗ kim và khuyết tật, đồng thời có độ bám dính chắc chắn với nền than chì để ngăn chặn sự phân tách trong quá trình luân nhiệt. Và dung sai kích thước được đo bằng micron, vì ngay cả sự cong vênh hoặc thay đổi kích thước nhỏ cũng sẽ ảnh hưởng đến độ phẳng của tấm bán dẫn và tính đồng nhất của lớp lắng đọng.
Nhà máy khuôn than chì và mài mòn Huixian JinThành, dựa trên hơn 40 năm kinh nghiệm sản xuất than chì chính xác từ cơ sở của mình ở Thành phố Huixian, tỉnh Hà Nam, sản xuất-các phôi có độ nhạy than chì chất lượng cao và các thành phần buồng lắng đọng không tráng phủ cho chuỗi cung ứng thiết bị bán dẫn. Được thành lập vào năm 1984, công ty đã liên tục mở rộng khả năng của mình để phục vụ ngành bán dẫn, dựa trên kiến thức chuyên môn cốt lõi về xử lý than chì có độ tinh khiết cao và gia công CNC chính xác.
Tấn Thành Graphite sản xuất các thành phần than chì cấp độ lắng đọng từ vật liệu than chì đẳng tĩnh cao cấp được chọn lọc nhờ mật độ đồng đều, độ dẫn nhiệt cao và hàm lượng tạp chất thấp. Công ty áp dụng các phương pháp xử lý tinh lọc ở nhiệt độ-cao tiên tiến để giảm hàm lượng tro xuống mức phù hợp với môi trường xử lý chất bán dẫn. Với hơn 50 trung tâm gia công CNC và kích thước xử lý tối đa 1.000mm, Tấn Thành Graphite có thể chế tạo các khoảng trống nhạy cảm, lớp lót buồng, đế vòi hoa sen và các bộ phận lắng đọng khác cho hệ thống xử lý wafer 200mm và 300mm, gia công các hình học phức tạp bao gồm các tính năng dạng túi, lỗ chốt nâng và các kênh phân phối khí với dung sai kích thước chặt chẽ.
Nhiều chu trình ngâm tẩm chân không của công ty giúp tăng cường mật độ than chì và độ xốp bề mặt khép kín, tạo ra chất nền tốt hơn cho các quá trình phủ tiếp theo và cải thiện chất lượng cũng như độ bền tổng thể của các thành phần được phủ hoàn thiện. Việc mài và đánh bóng bề mặt chính xác đạt được các bề mặt cực kỳ phẳng, mịn với mức độ hư hại dưới bề mặt tối thiểu, điều này rất quan trọng để đảm bảo độ bám dính của lớp phủ đồng đều và ngăn ngừa các khuyết tật của lớp phủ. Tấn Thành Graphite hợp tác chặt chẽ với các đối tác phủ chuyên dụng và nhà sản xuất thiết bị bán dẫn để tối ưu hóa thiết kế chất nền và thông số vật liệu cho các quy trình lắng đọng và công nghệ phủ cụ thể.
Kiểm soát chất lượng toàn diện đảm bảo rằng mọi thành phần than chì đều đáp ứng các tiêu chuẩn chính xác cần thiết cho các ứng dụng lắng đọng chất bán dẫn. Kiểm tra bao gồm xác minh kích thước của máy đo tọa độ (CMM), kiểm tra độ phẳng, đo độ nhám bề mặt, lập bản đồ mật độ và phân tích tạp chất. Việc đảm bảo chất lượng nghiêm ngặt này mang lại cho các đối tác lớp phủ hạ nguồn và nhà sản xuất chất bán dẫn niềm tin vào tính nhất quán và độ tin cậy của các sản phẩm của Tấn Thành Graphite.
Trong tương lai, nhu cầu về các thành phần lắng đọng than chì hiệu suất cao sẽ tiếp tục được thúc đẩy bởi một số xu hướng mạnh mẽ trong ngành. Quá trình thu nhỏ liên tục của các thiết bị bán dẫn và chuyển sang kiến trúc 3D đòi hỏi nhiều bước lắng đọng hơn với các yêu cầu về tính đồng nhất chặt chẽ hơn, làm tăng cả nhu cầu kỹ thuật lẫn giá trị của các bộ phận nhạy cảm than chì và các thành phần buồng. Việc xây dựng các nhà máy bán dẫn mới trên toàn cầu trên tất cả các khu vực chính đang mở rộng nhu cầu tuyệt đối đối với tất cả các loại thiết bị lắng đọng và vật tư tiêu hao than chì liên quan của chúng. Và các công nghệ phủ tiên tiến bao gồm công thức SiC thế hệ tiếp theo và vật liệu gốm mới đang kéo dài tuổi thọ sử dụng của các bộ phận đồng thời cho phép các điều kiện xử lý khắc nghiệt hơn.
Đối với các nhà sản xuất than chì như Tấn Thành Graphite, chuỗi cung ứng thiết bị lắng đọng đại diện cho một phân khúc thị trường có-giá trị cao, được thúc đẩy bởi công nghệ-với các yếu tố cơ bản tăng trưởng mạnh mẽ. Trong khi việc sản xuất các thành phần được phủ toàn bộ đòi hỏi khả năng phủ chuyên dụng,-việc sản xuất chất nền than chì chất lượng cao lại là một lĩnh vực có giá trị và đòi hỏi khắt khe về mặt kỹ thuật. Khi ngành công nghiệp thiết bị bán dẫn của Trung Quốc tiếp tục phát triển và thuần hóa chuỗi cung ứng, các chuyên gia về than chì trong nước như Jin Cheng Graphite với khả năng chính xác và tinh khiết để phục vụ các ứng dụng lắng đọng đã có vị thế tốt-để nắm bắt thị phần ngày càng tăng trong lĩnh vực công nghệ cao-quan trọng này.
