قطعات و کاربردهای رایج کوارتز نیمه هادی

کوارتز متعلق به سیستم کریستالی مثلثی است که یک بلور معدنی چهاربعدی است که از دی اکسید سیلیکون تشکیل شده است. به طور معمول، کوارتز خالص بی رنگ و شفاف است، اما در نتیجه یون های رنگدانه، اجزای ریز پراکنده یا تشکیل مراکز رنگی، رنگ های مختلفی به خود می گیرد. کوارتز با خواص عالی متعدد، به طور گسترده ای در فرآیندهای مختلف ساخت نیمه هادی ها کاربرد دارد و عملکرد و کیفیت آن به طور مستقیم بر عملکرد، عملکرد و هزینه دستگاه های نیمه هادی تأثیر می گذارد.

1. بوته کوارتز

رابوته های کوارتزبرای نگهداری مواد خام سیلیکون پلی کریستالی در فرآیند رشد سیلیکون تک کریستالی در دمای بالا استفاده می شود. برای اطمینان از مواد پشتیبانی پایدار، بوته‌های کوارتز باید دارای پایداری عالی در دمای بالا (نقطه ذوب> 1700 درجه سانتیگراد) و ضریب انبساط حرارتی پایین برای مقاومت در برابر چالش‌های شرایط سخت عملیاتی با دمای بالا باشند. بوته های کوارتز برای کاربردهای نیمه هادی باید از کوارتز با خلوص بالا درجه 4N8 یا بالاتر ساخته شوند. این انتخاب عاقلانه مواد می تواند به طور موثر خطرات آلودگی کریستالی ناشی از بارش ناخالصی از بوته کوارتز را به دلیل دمای بالا کاهش دهد.

لوله های کوره کوارتز معمولاً به عنوان محفظه های واکنش با دمای بالا برای فرآیندهای مختلف تولید ویفر مانند انتشار، اکسیداسیون و رسوب بخار شیمیایی (CVD) عمل می کنند. بنابراینلوله های کوره کوارتزبرای جلوگیری از تغییر شکل یا نرم شدن آنها در محیط های با دمای بالا، باید مقاومت عالی در برابر دمای بالا داشته باشند. در برخی از فرآیندها، حتی برای کاهش تأثیر گروه های هیدروکسیل بر پایداری حرارتی، عملیات هیدروکسیلاسیون مورد نیاز است. ساخت لوله های کوره کوارتز همچنین به مواد کوارتز با خلوص بالا با محتوای ناخالصی فلزی ≤1 ppm نیاز دارد تا از رسوب ناخالصی ها در طول فرآیند واکنش و تأثیر بر نتایج پردازش ویفر جلوگیری شود.

قایق های کوارتز معمولاً همراه با لوله های کوره کوارتز برای حمل و حمل ده ها تا صدها ویفر استفاده می شوند. بنابراین،قایق های کوارتزمعمولاً نیاز به داشتن همان مقاومت عالی در دمای بالا، مقاومت در برابر خوردگی و عملکرد پایدار و قابل اعتماد از نظر استحکام مکانیکی مانند لوله های کوره کوارتز است.

حلقه های فوکوس کوارتزبه ویژه برای فرآیندهای اچ خشک طراحی شده اند. آنها معمولاً در اطراف ویفرها نصب می شوند تا پلاسما را محدود و همگن کنند و به طور مؤثری از یکنواختی سرعت اچ و الگوبرداری روی ویفر اطمینان حاصل کنند. این محیط عملیاتی نیازمند حلقه‌های فوکوس کوارتز است که دارای مقاومت قوی در برابر خوردگی پلاسما، دقت ابعادی بسیار بالا و سطح صاف برای جلوگیری از تخلیه‌های غیرعادی یا تولید ذرات باشند.