Quais são as diversas aplicações do quartzo na fabricação de semicondutores?

Os materiais de quartzo de alta pureza desempenham um papel vital na indústria de semicondutores. Sua resistência superior a altas temperaturas, resistência à corrosão, estabilidade térmica e propriedades de transmissão de luz os tornam consumíveis essenciais.Produtos de quartzosão usados ​​para componentes em zonas de alta e baixa temperatura de produção de wafer, garantindo a estabilidade e a limpeza do processo de fabricação. À medida que a indústria de semicondutores evolui, a procura por quartzo de alta pureza continua a crescer, impulsionando avanços na produção e na tecnologia. Este artigo fornece uma visão aprofundada das principais aplicações e tendências de mercado do quartzo na fabricação de semicondutores.

Propriedades do Quartzo

• O quartzo (dióxido de silício, SiO₂) é insubstituível no campo dos semicondutores devido às suas características físicas e químicas quase perfeitas8:
• Pureza Extrema: O quartzo de grau semicondutor normalmente requer uma pureza de 99,99% (4N) ou superior, às vezes chegando a 5N. Isso garante que os íons metálicos (como sódio, potássio e ferro) não migrem e contaminem as pastilhas de silício durante o processamento em alta temperatura.
• Estabilidade térmica: Com um ponto de amolecimento de aproximadamente 1730°C, o quartzo pode operar de forma estável por longos períodos em ambientes de alta temperatura entre 1100°C e 1250°C. Isso o torna perfeito para processos de difusão e oxidação.
• Inércia Química: O quartzo é quase não reativo com qualquer ácido, exceto ácido fluorídrico e fosfórico quente. Serve como um transportador ideal para processos de limpeza úmida e ataque químico.
• Baixa Expansão Térmica: Esta propriedade garante que os componentes de quartzo não quebrem facilmente durante ciclos térmicos extremos, mantendo a estabilidade dimensional para fabricação de precisão.

2. Principais aplicações de componentes de quartzo na fabricação de semicondutores

A. Crescimento de Cristal: Cadinhos de Quartzo

Na primeira etapa da fabricação do wafer – o Método Czochralski (CZ) – o polissilício deve ser derretido dentro de um cadinho de quartzo.

Função central: O cadinho de quartzo entra em contato diretamente com o silício fundido. Cadinhos de alta qualidade reduzem a liberação excessiva de oxigênio, garantindo que os níveis de impurezas no lingote de silício monocristalino sejam mantidos no mínimo.

B. Processos térmicos: barcos de quartzo e tubos de forno

Nos processos de difusão, oxidação e recozimento, os wafers são colocados em lotes dentro de transportadores de quartzo para entrar no forno de difusão.

Função principal: O barco de wafer de quartzo é responsável por transportar com precisão os wafers, enquanto o tubo do forno de quartzo fornece um ambiente de reação limpo e controlado em alta temperatura.

C. Deposição de filme fino: chuveiros de quartzo e peças de câmara

Durante os processos CVD (Chemical Vapor Deposition) e ALD (Atomic Layer Deposition), peças de quartzo são usadas para guiar e distribuir gases de reação.

Função principal: O chuveiro de quartzo garante que o gás seja pulverizado uniformemente na superfície do wafer, o que é crucial para melhorar a uniformidade de filmes finos em escala nanométrica.

D. Limpeza úmida: banhos de quartzo

Durante as etapas de limpeza antes e depois da fotolitografia, os wafers devem ser imersos em diversos reagentes químicos.

Função principal: Os banhos de quartzo são resistentes à corrosão ácida forte e não produzem contaminação por partículas, tornando-os um padrão nos processos de limpeza RCA.

3. Análise de mercado de componentes semicondutores de quartzo

De acordo com os dados mais recentes da indústria, o mercado global de quartzo semicondutor está experimentando um rápido crescimento:

4. Tendências da indústria

As iterações de processos de semicondutores impõem requisitos exigentes à pureza do material. Impulsionada por processos de 7 nm e mais avançados, a Sílica Fundida Sintética está substituindo rapidamente o quartzo natural tradicional em processos de gravação e litografia devido às suas impurezas metálicas extremamente baixas e excelente resistência ao plasma. Simultaneamente, a indústria está em transição para a usinagem de precisão integrada. Os fabricantes com capacidades CNC de ultraprecisão e integração de matérias-primas de alta pureza manterão uma posição elevada na competição futura.

Além disso, as iniciativas verdes e a reciclagem estão a tornar-se caminhos fundamentais para as fábricas reduzirem custos e aumentarem a eficiência. À medida que os padrões ESG ganham peso na cadeia de fornecimento de semicondutores, a renovação de precisão e a reciclagem de componentes de quartzo de alta qualidade tornar-se-ão um modelo de negócio dominante. Isto ajuda as empresas a reduzir os custos de produção e é uma escolha necessária para cumprir as metas globais de neutralidade de carbono. Neste processo, as empresas de quartzo com tecnologias avançadas de limpeza e capacidades de reparação por processamento de chama enfrentarão oportunidades de mercado significativas.

Como fornecedora líder de materiais semicondutores, a VeTek Semiconductor fornece uma gama completa de soluções, desde cadinhos de quartzo até barcos de quartzo de precisão. Nossos produtos são amplamente utilizados pelos principais OEMs e fábricas de wafer globais, dedicados a ajudar os clientes a melhorar a estabilidade e o rendimento do processo por meio de materiais e habilidade superiores.