Materiale isolante in campo termico

Il processo di crescita del silicio monocristallino avviene prevalentemente all'interno di un campo termico, dove la qualità dell'ambiente termico ha un impatto significativo sulla qualità dei cristalli e sull'efficienza della crescita. La progettazione del campo termico gioca un ruolo fondamentale nel modellare i gradienti di temperatura e la dinamica del flusso di gas all'interno della camera del forno. Inoltre, i materiali utilizzati nella costruzione del campo termico influenzano direttamente la sua durata e le sue prestazioni.

Importanza della progettazione del campo termico

Un campo termico ben progettato garantisce un'adeguata distribuzione della temperatura per la fusione dei semiconduttori e la crescita dei cristalli, facilitando così la produzione di silicio monocristallino di alta qualità. Al contrario, campi termici progettati in modo inadeguato fanno sì che i cristalli non soddisfino i requisiti di qualità o, in alcuni casi, ostacolino la crescita di monocristalli completi.

Selezione dei materiali del campo termico

I materiali del campo termico si riferiscono ai componenti strutturali e isolanti all'interno della camera del forno per la crescita dei cristalli. Tra i materiali isolanti comunemente usati c'èfeltro di carbonio, composto da fibre sottili che bloccano efficacemente la radiazione termica, fornendo così isolamento.Feltro di carbonioè tipicamente tessuto in sottili materiali simili a fogli, che vengono poi tagliati nelle forme desiderate e curvati per adattarsi a raggi razionali.

Un altro materiale isolante diffuso è il feltro polimerizzato, composto da fibre simili ma che utilizza leganti contenenti carbonio per consolidare le fibre disperse in una forma più robusta e strutturata. Utilizzando la deposizione chimica in fase vapore del carbonio invece dei leganti, le proprietà meccaniche del materiale possono essere ulteriormente migliorate.

Ottimizzazione dei componenti del campo termico

Tipicamente, i feltri polimerizzati isolanti sono rivestiti con uno strato continuo di grafite oFogliosulle loro superfici esterne per ridurre l'erosione, l'usura e la contaminazione da particolato. Esistono anche altri tipi di materiali isolanti a base di carbonio, come la schiuma di carbonio. In generale, i materiali grafitati sono preferiti a causa della loro area superficiale significativamente ridotta, che porta ad una diminuzione del degassamento e ad un tempo più breve necessario per raggiungere livelli di vuoto adeguati nel forno. Un'altra alternativa èComposito C/Cmateriali, noti per la loro leggerezza, elevata tolleranza ai danni e resistenza. Sostituzione dei componenti di grafite conComposito C/Cin campo termico riduce significativamente la frequenza di sostituzione dei componenti in grafite, migliorando così la qualità del monocristallo e la stabilità della produzione.