Какви са разнообразните приложения на кварца в производството на полупроводници?

Кварцовите материали с висока чистота играят жизненоважна роля в производството на полупроводници. Тяхната превъзходна устойчивост на висока температура, устойчивост на корозия, термична стабилност и пропускливост на светлина ги правят критични консумативи.Кварцови изделиясе използват за компоненти както във високотемпературни, така и в нискотемпературни зони на производство на вафли, осигурявайки стабилността и чистотата на производствения процес. С развитието на полупроводниковата индустрия търсенето на кварц с висока чистота продължава да расте, движейки напредъка в производството и технологиите. Тази статия предоставя задълбочен поглед върху основните приложения и пазарните тенденции на кварца в производството на полупроводници.

Свойства на кварца

• Кварцът (силициев диоксид, SiO₂) е незаменим в областта на полупроводниците поради своите почти перфектни физични и химични характеристики8:
• Изключителна чистота: Кварцът от клас полупроводник обикновено изисква чистота от 99,99% (4N) или по-висока, понякога достигаща 5N. Това гарантира, че металните йони (като натрий, калий и желязо) няма да мигрират и да замърсяват силициевите пластини по време на обработка при висока температура.
• Термична стабилност: С точка на омекване от приблизително 1730°C, кварцът може да работи стабилно за дълги периоди в среда с висока температура между 1100°C и 1250°C. Това го прави идеално подходящ за процеси на дифузия и окисление.
• Химическа инертност: Кварцът е почти нереактивен с никоя киселина, с изключение на флуороводородна и гореща фосфорна киселина. Той служи като идеален носител за процеси на мокро почистване и ецване.
• Ниско термично разширение: Това свойство гарантира, че кварцовите компоненти не се напукват лесно по време на екстремни термични цикли, поддържайки стабилност на размерите за прецизно производство.

2. Основни приложения на кварцови компоненти в производството на полупроводници

A. Растеж на кристали: Кварцови тигли

В първата стъпка от производството на пластини - методът на Чохралски (CZ) - полисилицият трябва да се разтопи в кварцов тигел.

Основна функция: Кварцовият тигел влиза в директен контакт с разтопения силиций. Висококачествените тигли намаляват прекомерното отделяне на кислород, като гарантират, че нивата на примеси в монокристалния силициев слитък са сведени до минимум.

B. Термични процеси: Кварцови лодки и пещни тръби

При процеси на дифузия, окисление и отгряване пластините се поставят на партиди в кварцови носители, за да влязат в дифузионната пещ.

Основна функция: Кварцовата лодка за вафли е отговорна за прецизното пренасяне на вафлите, докато кварцовата тръба за пещ осигурява чиста, контролирана реакционна среда с висока температура.

C. Отлагане на тънък филм: Кварцови душове и части на камерата

По време на процесите CVD (Chemical Vapor Deposition) и ALD (Atomic Layer Deposition), кварцовите части се използват за насочване и разпределение на реакционните газове.

Основна функция: Кварцовата душ глава гарантира, че газът се пръска равномерно върху повърхността на вафлата, което е от решаващо значение за подобряване на еднородността на тънките филми с нанометров мащаб.

D. Мокро почистване: Кварцови вани

По време на етапите на почистване преди и след фотолитография, вафлите трябва да бъдат потопени в различни химически реагенти.

Основна функция: Кварцовите бани са устойчиви на силна киселинна корозия и не произвеждат замърсяване с частици, което ги прави стандарт в RCA почистващите процеси.

3. Анализ на пазара на полупроводникови кварцови компоненти

Според последните данни от индустрията, световният пазар на полупроводников кварц преживява бърз растеж:

4. Тенденции в индустрията

Итерациите на полупроводниковия процес поставят високи изисквания към чистотата на материала. Задвижван от 7nm и по-напреднали процеси, синтетичният стопен силициев диоксид бързо замества традиционния естествен кварц в процесите на ецване и литография поради изключително ниското съдържание на метални примеси и отличната устойчивост на плазма. Едновременно с това индустрията преминава към интегрирана прецизна обработка. Производители с ултрапрецизни CNC възможности и интеграция на суровини с висока чистота ще заемат високо място в бъдещата конкуренция.

Освен това екологичните инициативи и рециклирането се превръщат в ключови пътища за фабриките за намаляване на разходите и повишаване на ефективността. Тъй като стандартите ESG придобиват тежест във веригата за доставки на полупроводници, прецизното обновяване и рециклиране на кварцови компоненти от висок клас ще се превърне в основен бизнес модел. Това помага на компаниите да намалят производствените разходи и е необходим избор за постигане на глобалните цели за въглеродна неутралност. В този процес кварцовите компании с усъвършенствани технологии за почистване и възможности за ремонт чрез пламъчна обработка ще се изправят пред значителни пазарни възможности.

Като водещ доставчик на полупроводникови материали, VeTek Semiconductor предоставя пълна гама от решения от кварцови тигли до прецизни кварцови лодки. Нашите продукти се използват широко от големи световни OEM производители и фабрики за вафли, посветени на това да помагат на клиентите да подобрят стабилността на процеса и добива чрез превъзходни материали и майсторство.