Kvarctermékek - A félvezetőipar kedvese

A félvezetők területén a litográfiai gép kétségtelenül a legszembetűnőbb. Fontosságát az egész félvezetőipar számára még az iparágon kívüli emberek is hallották. A teljes félvezető-feldolgozó ipart tekintve ez is elválaszthatatlan a kulcsfontosságú anyagok és alkatrészek támogatásától. Például a kvarcanyagok és termékeik egyedülálló tulajdonságaik miatt rendkívül fontos szerepet játszanak a félvezetőipar számos aspektusában.

Kvarctégely

A kvarctégelyek előnyei a nagy tisztaság, az erős hőállóság, a nagy méret, a nagy pontosság és a jó hőmegőrzés. Különösen a szilíciumkristály növekedésének folyamatában a kvarctégely pótolhatatlan kulcselemgé vált!

Meg kell jegyezni, hogy a különböző előkészítési eljárások és felhasználások szerint a kvarctégelyeket ívkvarctégelyekre és kvarc kerámia tégelyekre osztják. Az ívkvarctégelyt elsősorban a Czochralski monokristályos szilíciumhoz használják, amelyet ív módszerrel gyártanak (azaz a félvezető mezőben használnak). módszer.

A monokristályos szilícium nélkülözhetetlen félvezető anyag a nagyméretű integrált áramkörök gyártásához. Az áramköri integráció javulásával az ultra-nagy léptékű integráció gyorsan fejlődött. Jelenleg a mainstream szilícium ostya elérte a 300 mm-t, és a 400 mm-es monokristályos szilíciumot is sikeresen kifejlesztették, és az iparosodás a sarkon van.

Mint mindannyian tudjuk, a nagy átmérőjű egykristályos szilíciumot (200 mm felett) alapvetően a Czochralski (CZ) módszerrel állítják elő. Egy ilyen nagy méretű szilíciumkristály termesztése több időt és több erőforrást igényel. A kristálynövekedés sikerességi aránya nagyon fontos. A Czochralski szilíciumkristályok növekedése során a diszlokációmentes egykristályos növekedés különböző okok miatt meghibásodhat, ami nagy erőforrás- és időveszteséget eredményezhet. Számos oka van a diszlokációmentes egykristályos termékek növekedésének kudarcának. Abban az esetben, ha a jelenlegi Czochralski szilícium egykristályos kemence és termikus mező kialakítása stabil és érett, a szilíciumolvadékkal közvetlen kapcsolatban álló kvarctégely tisztasága és növekedési üteme nagyon kicsi. A krisztobalit részecskéket általában a nagy átmérőjű diszlokációmentes Czochralski kristályok növekedésének sikertelenségének egyik fő okaként tartják számon.

Más szavakkal, az ívkvarckályzsalyérkező minősége a fő tényező, amely befolyásolja a Czochralski monokristályos szilícium minőségét. Ezért a nagy átmérőjű egykristályos szilícium minőségi követelményeinek folyamatos javítása magasabb követelményeket támasztott a kvarctermékekre és a félvezető anyagokhoz kapcsolódó anyagokra vonatkozóan, mint például a kvarchomok ellenőrzése, a kvarchomok tisztítása, a kezdeti ívolvasztás ellenőrzése, a külső fal tisztítása, a vágási magasság, a letörés, a tisztítás, a bevonat, a szárítás, a végső ellenőrzés, a csomagolás, a szállítás stb.

Marató üreg, mintatartó

Az integrált áramköri chipek gyártása elválaszthatatlan a maratási folyamattól, és a maratás az egyik alapvető technológia, amely meghatározza az integrált áramkörök jellemzőméretét. A maratási folyamat a mintázat által kitett fotoreziszt mikropatternnek a félvezető szilícium ostya mintázatának és felületének a fotorezisztő alatt álló filmanyagra (általában SiO2, Si3N4 és a lerakódott fémrétegre és más filmekre) történő átvitelére utal, azaz szelektív maratásra. A fotoreziszta alapanyagának az a része, amelyet a fotoreziszta nem takar el, el van maratva. Jelenleg a maratási folyamat főként nedves maratást és száraz maratást foglal magában.

Az integrált áramköri chip szilícium ostyák maratásához, függetlenül attól, hogy száraz vagy nedves maratást használnak-e, fluortartalmú gázokat (például CF4, C2F4, C3F8, C4F8, CHF3, C5F8, CH2F2 stb.) vagy HF maratási oldatokat kell használni. Erősen korrozív környezetben készült, amely rendkívül szigorú követelményeket támaszt a maratási reakciókamrára és a mintatartóra vonatkozóan. A nagy tisztaság mellett kiváló korrózióállósággal is rendelkeznie kell, különösen a száraz maratási folyamat nagyobb korróziós sebességgel rendelkezik. gyors. Az első időkben Japán olyan anyagokat használt, mint az alumínium-oxid kerámiák, az ittrium alumínium gránát és az alumínium-nitrid kerámia a maratáshoz szükséges segédanyagokként, de az ezen anyagok gyártásához használt nyersanyagok tisztasága korlátozott volt és gyenge volt a megmunkálhatóságban, és a kerámiaanyagok kristályszemcsékkel rendelkeztek, amelyek korrodálódtak és leestek. Szennyezi a félvezető chip szilícium ostyát, ezáltal csökkentve a chip szilícium ostya maratásának hozamát. A fenti problémákra válaszul az olyan gyártók, mint Japán és Németország, kvarcanyagok használatát javasolták maratási reakciókamrák és mintatartók készítéséhez.

A szokásos kvarcüveg anyagok és még a szokásos nagy tisztaságú kvarcüvegek azonban nem kompetensek. Mivel az olyan technológiai technológiákkal előállított egykomponensű, nagy tisztaságú kvarcüvegek, mint az elektrofúzió, a gázolvasztás, a folyamatos olvadás, a CVD vagy a PCVD, gyorsan korrodálódnak és megsemmisülnek erős korrozív és magas hőmérsékletű környezetben, például fluoralapú gázban vagy HF marató folyadékban. A félvezető maratás alkalmazási követelményei nem teljesíthetők, ezért a korrózióálló kvarcüveg anyagokat és termékeket az integrált áramkörmaratási eljárás során kell használni.

Ebben a tekintetben az olyan vállalatok, mint a német Heraeus és a japán Tosoh Quartz, viszonylag fejlettek a technológiában, és képesek korrózióálló és tartós kvarcüveg tömeggyártására, amelyet széles körben használtak félvezető maratásban és más folyamatokban. A Japan Tosoh Quartz Co., Ltd. tanulmányozta a nagy tisztaságú kvarcpor egyetlen doppingolását az Al és az M elem bizonyos atomszázalékával (beleértve a periódusos rendszer 2A csoportjának elemeinek egynél több elemét, a 3A csoport elemeit és a 4A csoport elemeit). vagy ko-dopping) adalékolt keverék előállításához, majd a adalékolt keveréket elektrofúzióval vagy gázolvasztással megolvasztva tartós kvarcüveg előállításához. A korrózió tartósságának elve az, hogy az Al és az M elem fluoridjának forráspontja vagy szublimációs hőmérséklete A SiF4 forráspontja vagy szublimációs hőmérséklete magas, így a hozzáadott elemek oxidjai vagy fluoridjai a kvarcüveg felületére koncentrálódnak a fluor alapú gáz- és plazmakörnyezetben történő maratás során, amely védőfóliaként működik, ezáltal javítja a kvarcüveg korrózióját. Tartósság.

A diffúzió a magas hőmérsékletű mezőhöz tartozik, és magas hőmérséklet-ellenálló kvarcanyagokat igényel

A félvezetőipar területén az egykristályos szilícium és a maratás folyamatán kívül a nagy mennyiségű kvarctermékek kvarckemence csövek és kvarccsónakok, amelyeket magas hőmérsékletű folyamatokban, például diffúzióban, oxidációban és hegesztésben használnak.

A diffúzió fő felhasználása a félvezető ostyák magas hőmérsékleten történő doppingolása, vagyis a foszfor és a bór elemeknek a szilícium ostyába történő diffúziója, ezáltal megváltoztatva és szabályozva a szennyeződések típusát, koncentrációját és eloszlását a félvezetőn belül annak érdekében, hogy különböző elektromos tulajdonságokkal rendelkező régiókat hozzanak létre. Különböző doppingfolyamatok alkalmazásával a P-típusú félvezetőt és az N-típusú félvezetőt ugyanazon a félvezető szilícium ostyán gyártják diffúzióval. A félvezetőkben a diffúzió a tömegszállításhoz tartozik a három szállítási jelenség (tömegszállítás, hőátadás és lendületszállítás) között, és a hatás csak magas hőmérsékletű környezetben, 850 °C feletti hőmérsékleten nyilvánvaló; A diffúziós, oxidációs és izzítási folyamatok speciális kvarcanyagokat igényelnek, amelyek magas hőmérsékletű környezetben (>1150°C) is fenntartják a hőmérséklet stabilitását.

összefoglalás

A fenti alkalmazások mellett kulcsfontosságú anyagként és összetevőként a kvarctermékek a félvezető feldolgozásának teljes folyamatában felhasználhatók. Például a kvarccsöveket a félvezető tételű kemencék feldolgozásához használják nagy tisztaságú reakciókamrákként, gáz- vagy folyadékbeömlőkként vagy szállítóvezetékekként; a kvarcrudak csónakhéjak, ostyahordozók és susceptorok készítésére használhatók; a kvarclemezek felhasználhatók szakaszfeldolgozó berendezések készítésére Hajók, susceptorok, ostyák és ostyahordozók a terepen. A monolit feldolgozó berendezésekben a lapokat ablakok, gázelosztó lemezek, zuhanylemezek, ostyahordozók és hordozótálcák készítésére használják.