Kokie yra įvairūs kvarco panaudojimo būdai puslaidininkių gamyboje?

Didelio grynumo kvarco medžiagos vaidina gyvybiškai svarbų vaidmenį puslaidininkių pramonėje. Dėl puikaus atsparumo aukštai temperatūrai, atsparumo korozijai, terminio stabilumo ir šviesos pralaidumo savybių jie yra svarbiausios eksploatacinės medžiagos.Kvarco gaminiainaudojami komponentams tiek aukštos, tiek žemos temperatūros vaflių gamybos zonose, užtikrinant gamybos proceso stabilumą ir švarą. Vystantis puslaidininkių pramonei, didelio grynumo kvarco paklausa ir toliau auga, o tai skatina gamybos ir technologijų pažangą. Šiame straipsnyje išsamiai apžvelgiamos pagrindinės kvarco panaudojimo galimybės ir rinkos tendencijos puslaidininkių gamyboje.

Kvarco savybės

• Kvarcas (silicio dioksidas, SiO₂) yra nepakeičiamas puslaidininkių lauke dėl savo beveik tobulų fizinių ir cheminių savybių8:
• Ypatingas grynumas: puslaidininkinio kvarco grynumas paprastai yra 99,99% (4N) arba didesnis, kartais pasiekiantis 5N. Tai užtikrina, kad metalo jonai (pvz., natrio, kalio ir geležies) nemigruotų ir neužterštų silicio plokštelių apdorojant aukštoje temperatūroje.
• Terminis stabilumas: kvarcas, kurio minkštėjimo temperatūra yra maždaug 1730 °C, gali stabiliai veikti ilgą laiką aukštoje temperatūroje nuo 1100 °C iki 1250 °C. Dėl to jis puikiai tinka difuzijos ir oksidacijos procesams.
• Cheminis inertiškumas: Kvarcas beveik nereaguoja su jokia rūgštimi, išskyrus vandenilio fluorido ir karštą fosforo rūgštį. Jis yra idealus drėgno valymo ir ėsdinimo procesų nešiklis.
• Mažas terminis plėtimasis: ši savybė užtikrina, kad kvarco komponentai lengvai neskiltų ekstremalių šiluminių ciklų metu, išlaikant matmenų stabilumą tiksliam gamybai.

2. Pagrindiniai kvarcinių komponentų panaudojimo būdai puslaidininkių gamyboje

A. Kristalų augimas: kvarciniai tigliai

Pirmajame plokštelių gamybos etape - Czochralski (CZ) metodu - polisilicis turi būti ištirpintas kvarciniame tiglyje.

Pagrindinė funkcija: kvarcinis tiglis tiesiogiai liečiasi su išlydytu siliciu. Aukštos kokybės tigliai sumažina per didelį deguonies išsiskyrimą, užtikrindami, kad priemaišų lygis monokristaliniame silicio luite būtų kuo mažesnis.

B. Šiluminiai procesai: kvarciniai laivai ir krosnių vamzdžiai

Difuzijos, oksidacijos ir atkaitinimo procesuose plokštelės partijomis dedamos į kvarco nešiklius, kad patektų į difuzijos krosnį.

Pagrindinė funkcija: „Quartz Wafer Boat“ yra atsakinga už tikslų plokštelių nešiojimą, o „Quartz Furnace Tube“ užtikrina švarią, kontroliuojamą aukštos temperatūros reakcijos aplinką.

C. Plonos plėvelės nusodinimas: kvarcinės dušo galvutės ir kameros dalys

Atliekant CVD (cheminio nusodinimo iš garų nusodinimo) ir ALD (atominio sluoksnio nusodinimo) procesus, reakcijos dujoms nukreipti ir paskirstyti naudojamos kvarco dalys.

Pagrindinė funkcija: Kvarcinė dušo galvutė užtikrina, kad dujos būtų tolygiai purškiamos ant plokštelės paviršiaus, o tai labai svarbu norint pagerinti nanometrų mastelio plonų plėvelių vienodumą.

D. Šlapias valymas: kvarcinės vonios

Valymo etapuose prieš ir po fotolitografijos plokštelės turi būti panardintos į įvairius cheminius reagentus.

Pagrindinė funkcija: Kvarcinės vonios yra atsparios stipriai rūgštinei korozijai ir neužterštos dalelėmis, todėl jos yra RCA valymo procesų standartas.

3. Puslaidininkinių kvarcinių komponentų rinkos analizė

Remiantis naujausiais pramonės duomenimis, pasaulinė puslaidininkių kvarco rinka sparčiai auga:

4. Pramonės tendencijos

Puslaidininkių proceso iteracijos kelia didelius medžiagų grynumo reikalavimus. Varomas 7 nm ir pažangesnių procesų, sintetinis lydytas silicis sparčiai pakeičia tradicinį natūralų kvarcą ėsdinimo ir litografijos procesuose dėl itin mažo metalo priemaišų ir puikaus atsparumo plazmai. Tuo pat metu pramonė pereina prie integruoto tikslaus apdirbimo. Gamintojai, turintys itin tikslių CNC pajėgumų ir didelio grynumo žaliavų integravimą, užims aukštą vietą būsimoje konkurencijoje.

Be to, ekologiškos iniciatyvos ir perdirbimas tampa pagrindiniais gaminių būdais sumažinti išlaidas ir padidinti efektyvumą. ESG standartams įgyjant svarbą puslaidininkių tiekimo grandinėje, tikslus aukščiausios klasės kvarco komponentų atnaujinimas ir perdirbimas taps pagrindiniu verslo modeliu. Tai padeda įmonėms sumažinti gamybos sąnaudas ir yra būtinas pasirinkimas siekiant pasaulinių anglies dioksido neutralumo tikslų. Šiame procese kvarco įmonės, turinčios pažangias valymo technologijas ir ugnies apdorojimo remonto galimybes, susidurs su didelėmis rinkos galimybėmis.

VeTek Semiconductor, kaip pirmaujanti puslaidininkinių medžiagų tiekėja, siūlo visą spektrą sprendimų nuo kvarcinių tiglių iki tiksliųjų kvarcinių valčių. Mūsų gaminius plačiai naudoja pagrindiniai pasauliniai originalios įrangos gamintojai ir plokštelių gamintojai, siekiant padėti klientams pagerinti procesų stabilumą ir našumą dėl aukščiausios kokybės medžiagų ir meistriškumo.