Каковы разнообразные применения кварца в производстве полупроводников?

Кварцевые материалы высокой чистоты играют жизненно важную роль в полупроводниковой промышленности. Их превосходная устойчивость к высоким температурам, коррозионная стойкость, термическая стабильность и светопроницаемость делают их важными расходными материалами.Кварцевые изделияиспользуются для компонентов как в высокотемпературных, так и в низкотемпературных зонах производства пластин, обеспечивая стабильность и чистоту производственного процесса. По мере развития полупроводниковой промышленности спрос на кварц высокой чистоты продолжает расти, что способствует развитию производства и технологий. В этой статье подробно рассматриваются основные области применения и рыночные тенденции кварца в производстве полупроводников.

Свойства кварца

• Кварц (диоксид кремния, SiO₂) незаменим в области полупроводников благодаря своим практически идеальным физическим и химическим характеристикам8:
• Чрезвычайная чистота: кварц полупроводникового класса обычно требует чистоты 99,99% (4N) или выше, иногда достигая 5N. Это гарантирует, что ионы металлов (таких как натрий, калий и железо) не мигрируют и не загрязняют кремниевые пластины во время высокотемпературной обработки.
• Термическая стабильность: благодаря температуре размягчения около 1730°C кварц может стабильно работать в течение длительного периода времени в высокотемпературных средах от 1100°C до 1250°C. Это делает его идеальным для процессов диффузии и окисления.
• Химическая инертность: Кварц практически не реагирует ни с какой кислотой, за исключением плавиковой и горячей фосфорной кислоты. Он служит идеальным носителем для процессов влажной очистки и травления.
• Низкое тепловое расширение: это свойство гарантирует, что кварцевые компоненты не растрескаются во время экстремальных температурных циклов, сохраняя стабильность размеров для точного производства.

2. Основные применения кварцевых компонентов в производстве полупроводников.

А. Рост кристаллов: кварцевые тигли

На первом этапе производства пластин — методе Чохральского (CZ) — поликремний необходимо расплавить внутри кварцевого тигля.

Основная функция: кварцевый тигель напрямую контактирует с расплавленным кремнием. Высококачественные тигли снижают избыточное выделение кислорода, гарантируя, что уровень примесей в слитке монокристаллического кремния будет сведен к минимуму.

Б. Термические процессы: кварцевые лодочки и печи

В процессах диффузии, окисления и отжига пластины помещаются партиями в кварцевые носители для подачи в диффузионную печь.

Основная функция: Лодочка для кварцевых вафель отвечает за точную транспортировку пластин, а кварцевая трубка печи обеспечивает чистую, контролируемую высокотемпературную реакционную среду.

C. Нанесение тонкой пленки: кварцевые душевые насадки и детали камеры

Во время процессов CVD (химическое осаждение из паровой фазы) и ALD (атомное осаждение слоев) кварцевые детали используются для направления и распределения реакционных газов.

Основная функция: кварцевая насадка для душа обеспечивает равномерное распыление газа на поверхность пластины, что имеет решающее значение для улучшения однородности тонких пленок нанометрового размера.

D. Влажная уборка: кварцевые ванны

На этапах очистки до и после фотолитографии пластины необходимо погружать в различные химические реагенты.

Основная функция: кварцевые ванны устойчивы к сильной кислотной коррозии и не загрязняют частицы, что делает их стандартом в процессах очистки RCA.

3. Анализ рынка полупроводниковых кварцевых компонентов.

Согласно последним отраслевым данным, мировой рынок полупроводникового кварца переживает стремительный рост:

4. Тенденции отрасли

Итерации процесса полупроводников предъявляют высокие требования к чистоте материала. Благодаря использованию 7-нм и более передовых процессов синтетический плавленый кварц быстро заменяет традиционный природный кварц в процессах травления и литографии благодаря чрезвычайно низкому содержанию металлических примесей и превосходной плазменной стойкости. Одновременно отрасль переходит к комплексной точной обработке. Производители, обладающие сверхточными возможностями ЧПУ и интеграцией сырья высокой чистоты, будут занимать высокие позиции в будущей конкуренции.

Кроме того, экологические инициативы и переработка отходов становятся для фабрик ключевыми путями снижения затрат и повышения эффективности. Поскольку стандарты ESG набирают вес в цепочке поставок полупроводников, прецизионное восстановление и переработка высококачественных кварцевых компонентов станут основной бизнес-моделью. Это помогает компаниям снизить производственные затраты и является необходимым выбором для достижения глобальных целей углеродной нейтральности. В этом процессе кварцевые компании, обладающие передовыми технологиями очистки и возможностями ремонта методом огневой обработки, получат значительные рыночные возможности.

Являясь ведущим поставщиком полупроводниковых материалов, VeTek Semiconductor предлагает полный спектр решений: от кварцевых тиглей до прецизионных кварцевых лодочек. Наша продукция широко используется крупнейшими мировыми OEM-производителями и фабриками по производству полупроводниковых пластин, помогая клиентам повысить стабильность процессов и производительность за счет использования превосходных материалов и мастерства изготовления.