Hva er de forskjellige bruksområdene for kvarts i halvlederproduksjon?

Kvartsmaterialer med høy renhet spiller en viktig rolle i halvlederindustrien. Deres overlegne motstand mot høye temperaturer, korrosjonsmotstand, termisk stabilitet og lystransmisjonsegenskaper gjør dem til kritiske forbruksvarer.Kvarts produkterbrukes til komponenter i både høytemperatur- og lavtemperatursoner for waferproduksjon, noe som sikrer stabiliteten og renheten til produksjonsprosessen. Etter hvert som halvlederindustrien utvikler seg, fortsetter etterspørselen etter høyrent kvarts å vokse, noe som driver fremskritt innen produksjon og teknologi. Denne artikkelen gir en grundig titt på kjerneapplikasjonene og markedstrendene til kvarts i halvlederproduksjon.

Egenskaper til kvarts

• Kvarts (Silisiumdioksid, SiO₂) er uerstattelig i halvlederfeltet på grunn av dets nesten perfekte fysiske og kjemiske egenskaper8:
• Ekstrem renhet: Halvlederkvalitetskvarts krever vanligvis en renhet på 99,99 % (4N) eller høyere, noen ganger når den 5N. Dette sikrer at metallioner (som natrium, kalium og jern) ikke migrerer og forurenser silisiumplatene under høytemperaturbehandling.
• Termisk stabilitet: Med et mykningspunkt på ca. 1730°C kan kvarts fungere stabilt i lange perioder i høytemperaturmiljøer mellom 1100°C og 1250°C. Dette gjør den perfekt til diffusjons- og oksidasjonsprosesser.
• Kjemisk inerthet: Kvarts er nesten ikke-reaktiv med noen syre bortsett fra flussyre og varm fosforsyre. Den fungerer som en ideell bærer for våtrengjøring og etseprosesser.
• Lav termisk ekspansjon: Denne egenskapen sikrer at kvartskomponenter ikke lett sprekker under ekstreme termiske sykluser, og opprettholder dimensjonsstabilitet for presisjonsproduksjon.

2. Hovedanvendelser av kvartskomponenter i halvlederproduksjon

A. Krystallvekst: Kvartsdigler

I det første trinnet av wafer-produksjon - Czochralski (CZ)-metoden - må polysilisium smeltes inne i en kvartsdigel.

Kjernefunksjon: Kvartsdigelen kommer i direkte kontakt med det smeltede silisiumet. Digler av høy kvalitet reduserer overdreven oksygenfrigjøring, og sikrer at urenheter i den monokrystallinske silisiumblokken holdes på et minimum.

B. Termiske prosesser: Kvartsbåter og ovnsrør

I diffusjons-, oksidasjons- og utglødningsprosesser plasseres wafere i partier i kvartsbærere for å komme inn i diffusjonsovnen.

Kjernefunksjon: Quartz Wafer Boat er ansvarlig for nøyaktig å bære skivene, mens Quartz Furnace Tube gir et rent, kontrollert reaksjonsmiljø med høy temperatur.

C. Tynnfilmavsetning: Kvartsdusjhoder og kammerdeler

Under CVD (Chemical Vapour Deposition) og ALD (Atomic Layer Deposition) prosesser, brukes kvartsdeler til å lede og distribuere reaksjonsgasser.

Kjernefunksjon: Kvartsdusjhodet sikrer at gass sprøytes jevnt på waferoverflaten, noe som er avgjørende for å forbedre jevnheten til tynne filmer i nanometerskala.

D. Våtrengjøring: Kvartsbad

Under rengjøringsstadier før og etter fotolitografi, må wafere nedsenkes i ulike kjemiske reagenser.

Kjernefunksjon: Kvartsbad er motstandsdyktige mot sterk syrekorrosjon og produserer ikke partikkelforurensning, noe som gjør dem til en standard i RCA-renseprosesser.

3. Markedsanalyse av halvlederkvartskomponenter

I følge de siste bransjedataene opplever det globale halvlederkvartsmarkedet rask vekst:

4. Industritrender

Halvlederprosessiterasjoner stiller krevende krav til materialrenhet. Drevet av 7nm og mer avanserte prosesser, erstatter Synthetic Fused Silica raskt tradisjonell naturlig kvarts i etse- og litografiprosesser på grunn av dens ekstremt lave metallurenheter og utmerket plasmamotstand. Samtidig går industrien over til integrert presisjonsmaskinering. Produsenter med ultrapresisjons CNC-egenskaper og integrering av råmaterialer med høy renhet vil holde høyden i fremtidig konkurranse.

Videre er grønne initiativer og resirkulering i ferd med å bli nøkkelveier for fabrikker for å redusere kostnader og øke effektiviteten. Ettersom ESG-standarder øker i vekt i halvlederforsyningskjeden, vil presisjonsoppussing og resirkulering av avanserte kvartskomponenter bli en mainstream forretningsmodell. Dette hjelper bedrifter med å redusere produksjonskostnadene og er et nødvendig valg for å oppfylle globale karbonnøytralitetsmål. I denne prosessen vil kvartsselskaper med avanserte renseteknologier og flammebearbeidende reparasjonsevner møte betydelige markedsmuligheter.

Som en ledende leverandør av halvledermaterialer, tilbyr VeTek Semiconductor et komplett spekter av løsninger fra kvartsdigler til presisjonskvartsbåter. Produktene våre er mye brukt av store globale OEM-er og waferfabrikker, dedikert til å hjelpe kunder med å forbedre prosessstabilitet og utbytte gjennom overlegne materialer og håndverk.