O que é um barco de quartzo?

O barco de quartzo é um componente de mancal-chave usado no processo de fabricação de semicondutores, usado principalmente para processamento de alta temperatura de bolachas, como difusão, oxidação e recozimento. Sua excelente estabilidade térmica, baixa poluição e resistência à corrosão o tornam um material indispensável na indústria de semicondutores. Este artigo elaborará o material, as propriedades físicas, a classificação, os cenários de aplicação e as diferenças entre o barco de quartzo e o barco de grafite PECVD.

Ⅰ. Material do barco de quartzo

O principal componente do portador de quartzo é o dióxido de silício de alta pureza (SiO₂), e a pureza geralmente precisa atingir mais de 99,99% (grau semicondutor). Esse material de quartzo de alta pureza garante que o transportador de quartzo não introduza impurezas durante o processo de fabricação de semicondutores para reduzir a contaminação das impurezas metálicas na bolacha.

De acordo com o processo de preparação, os materiais de quartzo podem ser divididos em duas categorias:

● quartzo natural: Feito de purificação de cristal, com alto teor de hidroxila (cerca de 100-200 ppm), baixo custo, mas tolerância fraca a alterações repentinas de alta temperatura.

● Quartzo sintético: sintetizado por deposição de vapor químico (DCV) ou eletrofusão, com baixo teor de hidroxil (-OH) (<1 ppm), melhor estabilidade térmica e adequado para processos de alta temperatura (como oxidação e difusão).

Além disso, alguns barcos de quartzo são dopados com metais como titânio (Ti) ou alumínio (Al) para melhorar a resistência à deformação ou ajustar a transmitância de luz para atender às necessidades dos processos UV.

Ⅱ. Quais são as principais propriedades físicas dos barcos de quartzo?

● Resistência a alta temperatura: O ponto de fusão do quartzo é tão alto quanto 1713 ° C e pode funcionar de forma estável a 1200 ° C por um longo tempo e suportar 1500 ° C por um curto período de tempo.

● Baixo coeficiente de expansão térmica: O coeficiente de expansão térmica é de apenas 0,55 × 10⁻⁶/° C. Esse excelente desempenho garante a estabilidade dimensional em altas temperaturas e evita rachaduras devido ao estresse térmico.

● Ineridade química: Exceto pelo ácido hidrofluórico (HF) e ácido fosfórico quente, o quartzo pode resistir a ácidos fortes, alcalis fortes e a maioria dos gases corrosivos (como Cl₂, O₂).

● Isolamento elétrico: A resistividade é tão alta quanto 10 · cm, evitando a interferência na distribuição do campo elétrico do processo plasmático.

● Transmitância de luz: Excelente transmitância na banda ultravioleta para infravermelho (＞ 90%), adequada para processos assistidos pela luz (como cura ultravioleta).

Iii. Classificação de barcos de quartzo

De acordo com diferentes estruturas de design e cenários de uso, os barcos de quartzo podem ser divididos nas seguintes categorias:

● barco de quartzo horizontal

Aplicável aos fornos de tubo horizontal (forno de difusão horizontal), usado para oxidação, difusão, recozimento e outros processos.

Recursos: pode transportar 100-200 bolachas, geralmente com um design aberto ou semi-fechado.

● barco de quartzo vertical

Aplicável aos fornos verticais (forno vertical), usado para processos de LPCVD, processos de oxidação e recozimento.

Características: Estrutura mais compacta, pode aumentar a capacidade de carga da bolacha e reduzir a contaminação das partículas durante o processo.

● barco de quartzo personalizado

Projetado de acordo com diferentes requisitos de processo, suporte único de bolacha ou estrutura especial de fixação pode ser usada para otimizar os efeitos do processamento de wafer.

Como um fabricante e fornecedor de barcos de quartzo líder na China,A veteksemicon pode projetar e fabricar produtos de transportadora de quartzo personalizados de acordo com suas necessidades reais. Para mais detalhes do produto, consulte:

4. Quais são os cenários de aplicação do barco de quartzo na fabricação de semicondutores?

Os barcos de quartzo são amplamente utilizados em muitos links de processo importantes da fabricação de semicondutores, incluindo principalmente os seguintes cenários de aplicação:

4.1 Oxidação térmica

● Descrição do processo: A bolacha é aquecida em um ambiente de alta temperatura ou ambiente de vapor de água para formar um filme de dióxido de silício (SiO₂).

● Recursos do barco de quartzo:

1) Alta resistência ao calor, pode suportar altas temperaturas de 1000 ~ 1200 ° C.

2) Ineridade química, os barcos de quartzo são resistentes a ácidos fortes, álcalis fortes e a maioria dos gases corrosivos, para que possa evitar afetar a qualidade do filme de óxido.

4.2 Processo de difusão

● Descrição do processo: As impurezas (como fósforo e boro) são difundidas na bolacha de silício em condições de alta temperatura para formar uma camada de doping.

● Recursos de barco de quartzo:

1) Baixa contaminação, impedindo que a contaminação do metal afete a distribuição da concentração de doping.

2) Alta estabilidade térmica, com um coeficiente de expansão térmica de apenas 0,55 × 10⁻⁶/° C, garantindo um processo de difusão uniforme.

4.3 Processo de recozimento

● Descrição do processo: o tratamento de alta temperatura é usado para remover a tensão, melhorar a estrutura do cristal do material ou ativar a camada de implantação de íons.

● Recursos de barco de quartzo:

1) Com um ponto de fusão até 1713 ° C, ele pode suportar aquecimento e resfriamento rápidos para evitar rachaduras causadas pelo estresse térmico.

2) Controle preciso de tamanho para garantir aquecimento uniforme.

4.4 Deposição de vapor químico de baixa pressão (LPCVD)

● Descrição do processo: em um ambiente de baixa pressão, um filme fino uniforme, como nitreto de silício (Si₃n₄), é formado através de uma reação da fase gasosa.

● Recursos do barco de quartzo:

1) Adequado para tubos de forno vertical, pode otimizar a uniformidade da deposição de filmes.

2) Contaminação de baixa partícula, melhore a qualidade do filme.

Ⅴ. Quais são as diferenças entre o barco de quartzo e o barco de grafite PECVD?

Cenários de diferença típica:

● Processo PECVD: Os barcos de grafite podem otimizar a uniformidade do plasma devido à sua condutividade e não requerem o desempenho de alta temperatura do quartzo em ambientes de baixa temperatura (300-400 ° C).

● Forno de oxidação de alta temperatura: Os barcos de quartzo veteksemicon são insubstituíveis para sua resistência à alta temperatura, enquanto a grafite é facilmente oxidada para gerar CO/CO₂ a altas temperaturas em um ambiente de oxigênio, que polui a câmara.