Kvarts mahsulotlari - yarimo'tkazgichlar sanoatining qadrdonlari

Yarimo'tkazgichlar sohasida litografiya mashinasi, shubhasiz, eng ko'p e'tiborni tortadi. Uning butun yarimo'tkazgich sanoati uchun ahamiyati hatto sanoatdan tashqaridagi odamlar tomonidan ham eshitilgan. Butun yarimo'tkazgichlarni qayta ishlash sanoatiga nazar tashlaydigan bo'lsak, u ham asosiy materiallar va komponentlarni qo'llab-quvvatlashdan ajralmasdir. Masalan, kvarts materiallari va ularning mahsulotlari o'ziga xos xususiyatlari tufayli yarimo'tkazgich sanoatining ko'p sohalarida juda muhim rol o'ynaydi.

Kvars tigel

Kvarts tigellari yuqori tozalik, kuchli haroratga chidamlilik, katta o'lcham, yuqori aniqlik va yaxshi issiqlikni saqlash afzalliklariga ega. Ayniqsa, kremniy kristalining o'sishi jarayonida kvarts tigel almashtirib bo'lmaydigan asosiy komponentga aylandi!

Shuni ta'kidlash kerakki, turli xil tayyorlash jarayonlari va ishlatilishiga ko'ra, kvarts tigellar yoyli kvarts tigellarga va kvarts keramik tigellarga bo'linadi. Ark kvarts tigel asosan yoy usulida ishlab chiqarilgan (ya'ni yarimo'tkazgich sohasida qo'llaniladigan) Czochralski monokristalli kremniy uchun ishlatiladi. usuli.

Monokristalli kremniy katta hajmdagi integral mikrosxemalar ishlab chiqarishda ajralmas yarimo'tkazgich materialidir. O'chirish integratsiyasini takomillashtirish bilan ultra keng ko'lamli integratsiya tez rivojlandi. Hozirgi vaqtda asosiy kremniy gofreti 300 mm ga yetdi va 400 mm monokristalli kremniy ham muvaffaqiyatli ishlab chiqildi va sanoatlashtirish burchakda.

Hammamizga ma'lumki, katta diametrli monokristalli kremniy (200 mm dan yuqori) asosan Czochralski (CZ) usuli bilan ishlab chiqariladi. Bunday katta hajmdagi kremniy kristalini yetishtirish uchun ko‘proq vaqt va ko‘proq resurslar kerak bo‘ladi. Kristal o'sishi muvaffaqiyat darajasi juda muhimdir. Czochralski kremniy kristallarining o'sishi jarayonida dislokatsiyasiz monokristal o'sishi turli sabablarga ko'ra muvaffaqiyatsiz bo'lishi mumkin, bu esa resurslar va vaqtni katta yo'qotishga olib keladi. Dislokatsiyasiz monokristalli mahsulotlarning o'sishi muvaffaqiyatsizligining ko'plab sabablari bor. Hozirgi Czochralski kremniy monokristalli pechi va uning termal maydon dizayni barqaror va etuk bo'lgan sharoitda, kremniy eritmasi bilan bevosita aloqada bo'lgan kvarts tigelning tozaligi va uning o'sish tezligi juda kichik. Kristobalit zarralari odatda katta diametrli dislokatsiyasiz Czochralski kristallarining o'sishining muvaffaqiyatsizligining asosiy sabablaridan biri hisoblanadi.

Boshqacha qilib aytganda, yoy kvarts tigelining sifati Czochralski monokristalli kremniy sifatiga ta'sir qiluvchi asosiy omil hisoblanadi. Shu sababli, katta diametrli yagona kristalli kremniy uchun sifat talablarini doimiy ravishda takomillashtirish kvarts mahsulotlari va yarimo'tkazgich materiallari uchun tegishli materiallarga yuqori talablarni qo'ydi, masalan, kvarts qumini tekshirish, kvarts qumini tozalash, yoyni dastlabki eritish tekshiruvi, tashqi devorlarni tozalash, kesish balandligi, qirqish, tozalash, qoplash, quritish, yakuniy tekshirish, qadoqlash, jo'natish va hk.

Etcher bo'shlig'i, namuna ushlagichi

Integral mikrosxemalar ishlab chiqarishni o'rnatish jarayonidan ajratib bo'lmaydi va o'rnatish integral mikrosxemalar o'lchamini aniqlaydigan asosiy texnologiyalardan biridir. Aşınma jarayoni naqsh va yarimo'tkazgich kremniy gofreti yuzasida ochilgan fotorezist mikropatternni fotorezistning asosiy plyonka materialiga (odatda SiO2, Si3N4 va cho'ktirilgan metall qatlam va boshqa plyonkalar), ya'ni selektiv qirqishga o'tkazilishini anglatadi. . Fotorezist ostidagi materialning fotorezist tomonidan niqoblanmagan qismi o'yib tashlanadi. Hozirgi vaqtda qirqish jarayoni asosan ho'l va quruq qirqishni o'z ichiga oladi.

Integral mikrosxemalar kremniy gofretlarini, quruq yoki ho'l qirqish ishlatilsa, o'z ichiga olgan ftorli gazlarni (masalan, CF4, C2F4, C3F8, C4F8, CHF3, C5F8, CH2F2 va boshqalar) yoki HF bilan ishlov berishdan foydalanish kerak. yechimlar. U o'ta korroziy muhitda tugallangan bo'lib, bu o'chirish reaktsiyasi kamerasi va namuna ushlagichiga juda qattiq talablarni qo'yadi. Yuqori tozalikka qo'shimcha ravishda, u mukammal korroziyaga chidamliligiga ham ega bo'lishi kerak, ayniqsa quruq ishlov berish jarayoni yuqori korroziya tezligiga ega. tez. Dastlabki kunlarda Yaponiya alumina keramikasi, yttrium alyuminiy granatasi va alyuminiy nitridili keramika kabi materiallarni qirqish uchun yordamchi materiallar sifatida ishlatgan, ammo bu materiallarni ishlab chiqarishda ishlatiladigan xom ashyoning tozaligi cheklangan va ishlov berish qobiliyati past edi va keramika materiallari kristall donalari korroziyaga uchragan va tushib ketgan. Bu yarimo'tkazgichli chipli kremniy gofretini ifloslantiradi va shu bilan chip kremniy gofretining hosilini kamaytiradi. Yuqoridagi muammolarga javoban, Yaponiya va Germaniya kabi ishlab chiqaruvchilar kvars materiallaridan ishlov berish reaktsiya kameralari va namuna ushlagichlarini tayyorlash uchun foydalanishni taklif qilishdi.

Biroq, oddiy kvarts shishasi materiallari va hatto oddiy yuqori toza kvarts shishasi ham vakolatli emas. Elektrofüzyon, gaz eritish, uzluksiz eritish, CVD yoki PCVD kabi texnologik texnologiyalar bilan tayyorlangan yagona komponentli yuqori toza kvarts shishasi materiallari ftorga asoslangan gaz yoki HF bilan ishlov berish kabi kuchli korroziy va yuqori haroratli muhitda tezda korroziyaga uchraydi va yo'q qilinadi. suyuqlik. Yarimo'tkazgichli ishlov berishning qo'llanilishi talablari qondirilmaydi, shuning uchun korroziyaga chidamli kvarts shishasi materiallari va mahsulotlari integral mikrosxemalar bilan ishlov berish jarayonida qo'llanilishi kerak.

Shu nuqtai nazardan, Germaniyaning Heraeus va Yaponiyaning Tosoh Quartz kabi kompaniyalari texnologiyada nisbatan ilg‘or bo‘lib, yarimo‘tkazgichli qirqish va boshqa jarayonlarda keng qo‘llanilgan korroziyaga chidamli va mustahkam kvarts oynasini ommaviy ishlab chiqarish imkoniyatiga ega. Japan Tosoh Quartz Co., Ltd. ma'lum atom ulushi Al va M elementi (shu jumladan davriy jadvalning 2A guruhining bir nechta elementlari, 3A guruhi elementlari va 4A guruhi elementlari) bo'lgan yuqori tozalikdagi kvarts kukunining yagona dopingini o'rgandi. ). yoki ko-doping) qo'shilgan aralashmani olish uchun, so'ngra mustahkam kvarts shishasini olish uchun qo'shilgan aralashmani elektrofüzyon yoki gaz eritish yo'li bilan eritadi. Korroziyaga chidamlilik printsipi shundan iboratki, Al va M elementining ftoridining qaynash nuqtasi yoki sublimatsiya harorati SiF4 ning qaynash nuqtasi yoki sublimatsiya harorati yuqori, shuning uchun qo'shilgan elementlarning oksidlari yoki ftoridlari qirqish paytida kvarts shishasi yuzasida to'planadi. ftorga asoslangan gaz va plazma muhitida, bu himoya plyonka vazifasini bajaradi va shu bilan kvarts shishasining korroziyasini yaxshilaydi. Chidamlilik.

Diffuziya yuqori haroratli maydonga tegishli va yuqori haroratga chidamli kvarts materiallarini talab qiladi

Yarimo'tkazgich sanoati sohasida, bitta kristalli kremniyni tortib olish va kesish jarayonidan tashqari, ko'p miqdorda kvarts mahsulotlari diffuziya, oksidlanish va tavlanish kabi yuqori haroratli jarayonlarda ishlatiladigan kvarts o'choq quvurlari va kvarts qayiqlaridir.

The main use of diffusion is doping semiconductor wafers at high temperature, that is, diffusing the elements phosphorus and boron into the silicon wafer, thereby changing and controlling the type, concentration and distribution of impurities within the semiconductor in order to establish regions of different electrical properties. Using different doping processes, the P-type semiconductor and the N-type semiconductor are fabricated on the same semiconductor silicon wafer through diffusion. Diffusion in semiconductors belongs to the mass transport among the three transport phenomena (mass transport, heat transfer and momentum transport), and the effect is obvious only in a high temperature environment above 850 °C; Diffusion, oxidation and annealing processes require specialty quartz materials that maintain temperature stability in high temperature environments (>1150 daraja).

xulosa

Yuqoridagi ilovalarga qo'shimcha ravishda, asosiy material va komponent sifatida kvarts mahsulotlari yarimo'tkazgichlarni qayta ishlashning butun jarayonida ishlatilishi mumkin. Misol uchun, kvarts quvurlari yarimo'tkazgichli partiyali pechni qayta ishlashda yuqori toza reaktsiya kameralari, gaz yoki suyuqlik kirishlari yoki transport liniyalari sifatida ishlatiladi; kvarts tayoqchalari qayiq korpuslarini, gofret tashuvchilarni va susseptorlarni tayyorlash uchun ishlatilishi mumkin; kvarts plitalari partiyani qayta ishlash uskunalarini tayyorlash uchun ishlatilishi mumkin qayiqlar, susseptorlar, gofretlar va dalada gofret tashuvchilar. Monolitik ishlov berish uskunalarida choyshablar derazalar, gaz taqsimlash plitalari, dush plitalari, gofret tashuvchilar va tashuvchi tovoqlar tayyorlash uchun ishlatiladi.