Які різноманітні застосування кварцу у виробництві напівпровідників?

Кварцові матеріали високої чистоти відіграють життєво важливу роль у напівпровідниковій промисловості. Їх чудова стійкість до високих температур, стійкість до корозії, термічна стабільність і світлопроникність роблять їх критично важливими витратними матеріалами.Вироби з кварцувикористовуються для компонентів як у високотемпературній, так і в низькотемпературній зонах виробництва пластин, забезпечуючи стабільність і чистоту виробничого процесу. У міру розвитку напівпровідникової промисловості попит на кварц високої чистоти продовжує зростати, що сприяє розвитку виробництва та технологій. Ця стаття містить поглиблений погляд на основні застосування та ринкові тенденції кварцу у виробництві напівпровідників.

Властивості кварцу

• Кварц (діоксид кремнію, SiO₂) є незамінним у галузі напівпровідників завдяки своїм майже ідеальним фізико-хімічним характеристикам8:
• Надзвичайна чистота: для напівпровідникового кварцу зазвичай потрібна чистота 99,99% (4N) або вище, іноді досягаючи 5N. Це гарантує, що іони металів (таких як натрій, калій і залізо) не мігрують і не забруднюють кремнієві пластини під час високотемпературної обробки.
• Термічна стабільність: з точкою розм’якшення приблизно 1730°C, кварц може стабільно працювати протягом тривалого періоду часу у високотемпературному середовищі від 1100°C до 1250°C. Це робить його ідеальним для процесів дифузії та окислення.
• Хімічна інертність: кварц майже не вступає в реакцію з будь-якою кислотою, за винятком фтористоводневої та гарячої фосфорної кислот. Він служить ідеальним носієм для процесів вологого очищення та травлення.
• Низьке теплове розширення: ця властивість гарантує, що кварцові компоненти не легко тріскаються під час екстремальних температурних циклів, зберігаючи стабільність розмірів для точного виробництва.

2. Основне застосування кварцових компонентів у виробництві напівпровідників

A. Вирощування кристалів: кварцові тиглі

На першому етапі виготовлення пластин — метод Чохральського (CZ) — полікремній має бути розплавлений у кварцовому тиглі.

Основна функція: кварцовий тигель безпосередньо контактує з розплавленим кремнієм. Високоякісні тиглі зменшують надмірне виділення кисню, забезпечуючи мінімальний рівень домішок у зливку монокристалічного кремнію.

B. Термічні процеси: кварцові човни та пічні труби

У процесах дифузії, окислення та відпалу пластини поміщаються партіями в кварцові носії для надходження в дифузійну піч.

Основна функція: кварцовий вафельний човен відповідає за точне транспортування пластин, а кварцова труба печі забезпечує чисте, контрольоване високотемпературне реакційне середовище.

C. Нанесення тонкої плівки: кварцові душові лійки та частини камери

Під час процесів CVD (хімічне осадження з парової фази) і ALD (атомно-шарове осадження) кварцові деталі використовуються для направлення та розподілу реакційних газів.

Основна функція: Кварцова насадка для душа забезпечує рівномірне розпилення газу на поверхню пластини, що має вирішальне значення для покращення однорідності тонких плівок нанометрового масштабу.

D. Вологе прибирання: кварцові ванни

На етапах очищення до і після фотолітографії пластини необхідно занурювати в різні хімічні реагенти.

Основна функція: кварцові ванни стійкі до сильної кислотної корозії та не утворюють частинок забруднення, що робить їх стандартом у процесах очищення RCA.

3. Аналіз ринку напівпровідникових кварцових компонентів

Згідно з останніми галузевими даними, світовий ринок напівпровідникового кварцу переживає стрімке зростання:

4. Галузеві тенденції

Ітерації процесу виробництва напівпровідників висувають високі вимоги до чистоти матеріалу. Завдяки 7-нм і більш досконалим процесам синтетичний плавлений кремнезем швидко замінює традиційний природний кварц у процесах травлення та літографії завдяки надзвичайно низькому вмісту металевих домішок і відмінній стійкості до плазми. Одночасно галузь переходить до інтегрованої точної обробки. Виробники з надточними можливостями ЧПК та інтеграцією високочистої сировини утримають високу позицію в майбутній конкуренції.

Крім того, екологічні ініціативи та переробка стають ключовими шляхами для фабрик щодо зниження витрат і підвищення ефективності. Оскільки стандарти ESG набувають ваги в ланцюжку постачання напівпровідників, точне відновлення та переробка високоякісних кварцових компонентів стане основною бізнес-моделлю. Це допомагає компаніям знизити витрати на виробництво та є необхідним вибором для досягнення глобальних цілей вуглецевої нейтральності. У цьому процесі кварцові компанії з передовими технологіями очищення та можливостями ремонту полум’ям зіткнуться зі значними ринковими можливостями.

Як провідний постачальник напівпровідникових матеріалів, VeTek Semiconductor пропонує повний спектр рішень від кварцових тиглів до точних кварцових човнів. Наша продукція широко використовується великими світовими виробниками комплектного обладнання та фабриками по виготовленню пластин, щоб допомогти клієнтам підвищити стабільність процесу та продуктивність за рахунок найкращих матеріалів і майстерності.