Vilka är de olika tillämpningarna av kvarts i halvledartillverkning?

Kvartsmaterial med hög renhet spelar en viktig roll i halvledarindustrin. Deras överlägsna högtemperaturbeständighet, korrosionsbeständighet, termiska stabilitet och ljustransmissionsegenskaper gör dem till kritiska förbrukningsvaror.Kvarts produkteranvänds för komponenter i både högtemperatur- och lågtemperaturzoner av waferproduktion, vilket säkerställer stabiliteten och renheten i tillverkningsprocessen. I takt med att halvledarindustrin utvecklas fortsätter efterfrågan på kvarts med hög renhet att växa, vilket driver framsteg inom produktion och teknik. Den här artikeln ger en djupgående titt på kärntillämpningarna och marknadstrenderna för kvarts i halvledartillverkning.

Egenskaper av kvarts

• Kvarts (kiseldioxid, SiO₂) är oersättlig i halvledarfältet på grund av dess nästan perfekta fysikaliska och kemiska egenskaper8:
• Extrem renhet: Halvledarkvalitetskvarts kräver vanligtvis en renhet på 99,99 % (4N) eller högre, ibland upp till 5N. Detta säkerställer att metalljoner (som natrium, kalium och järn) inte migrerar och förorenar kiselskivorna under högtemperaturbearbetning.
• Termisk stabilitet: Med en mjukningspunkt på cirka 1730°C kan kvarts fungera stabilt under långa perioder i högtemperaturmiljöer mellan 1100°C och 1250°C. Detta gör den till en perfekt passform för diffusions- och oxidationsprocesser.
• Kemisk tröghet: Kvarts är nästan icke-reaktiv med någon syra förutom fluorvätesyra och varm fosforsyra. Den fungerar som en idealisk bärare för våtrengöring och etsningsprocesser.
• Låg termisk expansion: Denna egenskap säkerställer att kvartskomponenter inte lätt spricker under extrema termiska cykler, vilket bibehåller dimensionsstabilitet för precisionstillverkning.

2. Huvudapplikationer för kvartskomponenter i halvledartillverkning

A. Kristalltillväxt: Kvartsdeglar

I det första steget av wafertillverkning – Czochralski-metoden (CZ) – måste polykisel smältas inuti en kvartsdegel.

Kärnfunktion: Kvartsdegeln kommer i direkt kontakt med det smälta kislet. Högkvalitativa deglar minskar överdriven syrefrisättning, vilket säkerställer att föroreningsnivåerna i det monokristallina kiselgötet hålls till ett minimum.

B. Termiska processer: Kvartsbåtar och ugnsrör

I diffusions-, oxidations- och glödgningsprocesser placeras wafers i satser i kvartsbärare för att komma in i diffusionsugnen.

Kärnfunktion: Quartz Wafer Boat ansvarar för att exakt bära wafers, medan Quartz Furnace Tube ger en ren, kontrollerad reaktionsmiljö med hög temperatur.

C. Tunnfilmsavsättning: Duschmunstycken i kvarts och kammardelar

Under CVD (Chemical Vapor Deposition) och ALD (Atomic Layer Deposition) processer används kvartsdelar för att styra och distribuera reaktionsgaser.

Kärnfunktion: Quartz Shower Head säkerställer att gas sprutas jämnt på waferytan, vilket är avgörande för att förbättra enhetligheten hos tunna filmer i nanometerskala.

D. Våtrengöring: Kvartsbad

Under rengöringsstadierna före och efter fotolitografi måste wafers nedsänkas i olika kemiska reagenser.

Kärnfunktion: Kvartsbad är resistenta mot stark syrakorrosion och producerar inte partikelkontamination, vilket gör dem till en standard i RCA-rengöringsprocesser.

3. Marknadsanalys av halvledarkvartskomponenter

Enligt de senaste industridata upplever den globala halvledarkvartsmarknaden snabb tillväxt:

4. Branschtrender

Halvledarprocessiterationer ställer höga krav på materialrenhet. Drivs av 7nm och mer avancerade processer, ersätter Synthetic Fused Silica snabbt traditionell naturlig kvarts i etsnings- och litografiprocesser på grund av dess extremt låga metallföroreningar och utmärkta plasmaresistens. Samtidigt går industrin över mot integrerad precisionsbearbetning. Tillverkare med ultraprecision CNC-kapacitet och hög renhet av råvaruintegration kommer att stå högt i framtida konkurrens.

Dessutom blir gröna initiativ och återvinning nyckelvägar för fabriker för att minska kostnaderna och öka effektiviteten. När ESG-standarder ökar i vikt i halvledarförsörjningskedjan kommer precisionsrenovering och återvinning av avancerade kvartskomponenter att bli en vanlig affärsmodell. Detta hjälper företag att sänka produktionskostnaderna och är ett nödvändigt val för att uppfylla globala koldioxidneutralitetsmål. I denna process kommer kvartsföretag med avancerad rengöringsteknik och flambearbetande reparationskapacitet att möta betydande marknadsmöjligheter.

Som en ledande leverantör av halvledarmaterial tillhandahåller VeTek Semiconductor ett komplett utbud av lösningar från kvartsdeglar till precisionskvartsbåtar. Våra produkter används i stor utsträckning av stora globala OEM-tillverkare och waferfabriker, dedikerade till att hjälpa kunder att förbättra processstabilitet och avkastning genom överlägsna material och hantverk.