Kvarcni proizvodi - miljenik industrije poluvodiča

U području poluvodiča, litografski stroj nedvojbeno je najupečatljiviji. O njegovoj važnosti za cjelokupnu industriju poluvodiča čuli su čak i ljudi izvan industrije. Gledajući cjelokupnu industriju obrade poluvodiča, ona je također neodvojiva od podrške ključnih materijala i komponenti. Na primjer, kvarcni materijali i njihovi proizvodi igraju iznimno važnu ulogu u mnogim aspektima industrije poluvodiča zbog svojih jedinstvenih karakteristika.

Kvarcni lonac

Kvarcni lonci imaju prednosti visoke čistoće, jake temperaturne otpornosti, velike veličine, visoke preciznosti i dobrog očuvanja topline. Posebno u procesu rasta kristala silicija, kvarcni lončić postao je nezamjenjiva ključna komponenta!

Valja napomenuti da se prema različitim postupcima pripreme i namjeni kvarcni lonci dijele na lučne kvarcne lonce i kvarcne keramičke lonce. Lučni kvarcni lončić se uglavnom koristi za monokristalni silicij Czochralskog, koji se proizvodi lučnom metodom (odnosno, koristi se u polju poluvodiča). metoda.

Monokristalni silicij je nezamjenjiv poluvodički materijal u proizvodnji velikih integriranih sklopova. S poboljšanjem integracije sklopova, integracija ultra velikih razmjera brzo se razvila. Trenutno je uobičajena silikonska pločica dosegnula 300 mm, a monokristalni silicij od 400 mm također je uspješno razvijen, a industrijalizacija je odmah iza ugla.

Kao što svi znamo, monokristalni silicij velikog promjera (iznad 200 mm) u osnovi se proizvodi metodom Czochralskog (CZ). Potrebno je više vremena i više resursa za uzgoj silikonskog kristala tako velike veličine. Stopa uspješnosti rasta kristala vrlo je važna. Tijekom rasta kristala silicija Czochralski, rast monokristala bez dislokacija može izostati zbog različitih razloga, što rezultira velikim gubitkom resursa i vremena. Mnogo je razloga za neuspjeh rasta monokristalnih proizvoda bez dislokacija. Pod uvjetima da su trenutna peć za monokristalni silicij Czochralski i njezin dizajn toplinskog polja stabilni i zreli, čistoća kvarcnog lončića u izravnom kontaktu s talinom silicija i njegova brzina rasta su vrlo male. Čestice kristobalita općenito se smatraju jednim od glavnih razloga neuspjeha rasta kristala Czochralskog bez dislokacija velikog promjera.

Drugim riječima, kvaliteta lučnog kvarcnog lončića glavni je čimbenik koji utječe na kvalitetu monokristalnog silicija Czochralskog. Stoga je kontinuirano poboljšanje zahtjeva kvalitete za monokristalni silicij velikog promjera postavilo veće zahtjeve za kvarcne proizvode i srodne materijale za poluvodičke materijale, kao što su inspekcija kvarcnog pijeska, pročišćavanje kvarcnog pijeska, početna kontrola taljenja luka, čišćenje vanjskog zida, visina rezanja, iskošenje, čišćenje, premazivanje, sušenje, završni pregled, pakiranje, otprema itd.

Šupljina za nagrizanje, držač uzorka

Proizvodnja čipova integriranih krugova neodvojiva je od procesa jetkanja, a jetkanje je jedna od temeljnih tehnologija koje određuju veličinu integriranih krugova. Proces jetkanja odnosi se na prijenos mikrouzorka fotorezista izloženog uzorkom i na površini poluvodičke silicijeve pločice na materijal koji leži ispod fotootpora (obično SiO2, Si3N4 i taloženi metalni sloj i drugi filmovi), odnosno selektivno jetkanje . Dio temeljnog materijala fotorezista koji nije maskiran fotorezistom je urezan. Trenutno, proces jetkanja uglavnom uključuje mokro jetkanje i suho jetkanje.

Za jetkanje silikonskih pločica integriranih čipova, bilo da se koristi suho ili mokro jetkanje, potrebno je koristiti plinove koji sadrže fluor (kao što su CF4, C2F4, C3F8, C4F8, CHF3, C5F8, CH2F2 itd.) ili HF jetkanje rješenja. Dovršen je u visoko korozivnom okruženju, što postavlja iznimno stroge zahtjeve za reakcijsku komoru za jetkanje i držač uzorka. Osim visoke čistoće, također bi trebao imati izvrsnu otpornost na koroziju, posebno proces suhog jetkanja ima veću stopu korozije. brz. U ranim danima, Japan je koristio materijale kao što su aluminij-keramika, itrij-aluminij-granat i keramika iz aluminij-nitrida kao pomoćne materijale za jetkanje, ali sirovine korištene u proizvodnji ovih materijala bile su ograničene čistoće i slabe obradivosti, a keramički materijali su imali kristalna zrna, koja su nagrizla i otpala. To će zagaditi silicijsku pločicu poluvodičkog čipa, smanjujući time prinos silikonske pločice čipa. Kao odgovor na gore navedene probleme, proizvođači poput Japana i Njemačke predložili su korištenje kvarcnih materijala za izradu reakcijskih komora za jetkanje i držača uzoraka.

Međutim, obični materijali od kvarcnog stakla, pa čak ni obično kvarcno staklo visoke čistoće nisu kompetentni. Budući da će jednokomponentni materijali od kvarcnog stakla visoke čistoće pripremljeni procesnim tehnologijama kao što su elektrofuzija, taljenje plina, kontinuirano taljenje, CVD ili PCVD, brzo će se korodirati i uništiti u jakim korozivnim i visokotemperaturnim okruženjima kao što je plin na bazi fluora ili HF jetkanje tekućina. Zahtjevi za primjenu jetkanja poluvodiča ne mogu se ispuniti, pa se materijali i proizvodi od kvarcnog stakla otporni na koroziju moraju koristiti u procesu jetkanja integriranog kruga.

U tom smislu, tvrtke kao što su Heraeus iz Njemačke i Tosoh Quartz iz Japana relativno su napredne u tehnologiji i imaju mogućnost masovne proizvodnje otpornog na koroziju i izdržljivog kvarcnog stakla, koje se naširoko koristi u jetkanju poluvodiča i drugim procesima. Japan Tosoh Quartz Co., Ltd. proučavao je jedno dopiranje kvarcnog praha visoke čistoće s određenim atomskim postotkom Al i elementa M (uključujući više od jednog elementa u periodnom sustavu, elementi grupe 2A, elementi grupe 3A i elementi grupe 4A ). ili co-doping) za dobivanje dopirane smjese, a zatim otopiti dopiranu smjesu elektrofuzijom ili topljenjem u plin kako bi se dobilo trajno kvarcno staklo. Načelo postojanosti korozije je da je vrelište ili temperatura sublimacije fluorida Al i elementa M Vrelište ili temperatura sublimacije SiF4 visoka, pa su oksidi ili fluoridi dodanih elemenata tijekom jetkanja koncentrirani na površini kvarcnog stakla. u okolišu plina i plazme na bazi fluora, koji djeluje kao zaštitni film, čime se poboljšava koroziju kvarcnog stakla. Izdržljivost.

Difuzija pripada visokotemperaturnom polju i zahtijeva kvarcne materijale otporne na visoke temperature

U području industrije poluvodiča, osim procesa izvlačenja monokristalnog silicija i jetkanja, kvarcni proizvodi s velikom količinom su cijevi za kvarcne peći i kvarcni čamci koji se koriste u visokotemperaturnim procesima kao što su difuzija, oksidacija i žarenje.

The main use of diffusion is doping semiconductor wafers at high temperature, that is, diffusing the elements phosphorus and boron into the silicon wafer, thereby changing and controlling the type, concentration and distribution of impurities within the semiconductor in order to establish regions of different electrical properties. Using different doping processes, the P-type semiconductor and the N-type semiconductor are fabricated on the same semiconductor silicon wafer through diffusion. Diffusion in semiconductors belongs to the mass transport among the three transport phenomena (mass transport, heat transfer and momentum transport), and the effect is obvious only in a high temperature environment above 850 °C; Diffusion, oxidation and annealing processes require specialty quartz materials that maintain temperature stability in high temperature environments (>1150 stupnjeva).

Sažetak

Osim navedenih primjena, kao ključni materijal i komponenta, kvarcni proizvodi mogu se koristiti u cijelom procesu obrade poluvodiča. Na primjer, kvarcne cijevi se koriste u poluvodičkim šaržnim pećima kao reakcijske komore visoke čistoće, ulazi za plin ili tekućinu ili transportne linije; kvarcne šipke mogu se koristiti za izradu trupova čamaca, nosača pločica i držača; kvarcne ploče se mogu koristiti za izradu opreme za serijsku obradu. U monolitnoj opremi za obradu listovi se koriste za izradu prozora, ploča za distribuciju plina, tuš ploča, nosača vafla i nosača.