Các thành phần và ứng dụng thạch anh bán dẫn phổ biến

Thạch anh thuộc hệ tinh thể lượng giác, là tinh thể khoáng khung ba chiều bao gồm silicon dioxide. Thông thường, thạch anh nguyên chất không màu và trong suốt, nhưng nó có nhiều màu sắc khác nhau do các ion sắc tố, các tạp chất phân tán mịn hoặc sự hình thành các tâm màu. Với nhiều đặc tính tuyệt vời, thạch anh được ứng dụng rộng rãi trong các quy trình sản xuất chất bán dẫn khác nhau, hiệu suất và chất lượng của nó ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất, hiệu suất và giá thành của các thiết bị bán dẫn.

1. Nồi thạch anh

cácnồi nấu kim loại thạch anhđược sử dụng để giữ nguyên liệu silicon đa tinh thể trong quá trình tăng trưởng silicon đơn tinh thể ở nhiệt độ cao. Để đảm bảo vật liệu đỡ ổn định, nồi nấu kim loại thạch anh cần có độ ổn định nhiệt độ cao tuyệt vời (điểm nóng chảy >1700oC) và hệ số giãn nở nhiệt thấp để chịu được những thách thức của điều kiện vận hành nhiệt độ cao khắc nghiệt. Chén thạch anh dùng cho ứng dụng bán dẫn cần được chế tạo từ thạch anh có độ tinh khiết cao cấp 4N8 trở lên. Việc lựa chọn vật liệu khôn ngoan này có thể làm giảm một cách hiệu quả nguy cơ nhiễm bẩn tinh thể do kết tủa tạp chất từ ​​chén nung thạch anh do nhiệt độ cao.

Ống lò thạch anh thường đóng vai trò là buồng phản ứng nhiệt độ cao cho các quy trình sản xuất tấm bán dẫn khác nhau như khuếch tán, oxy hóa và lắng đọng hơi hóa học (CVD). Vì thếống lò thạch anhcần phải có khả năng chịu nhiệt độ cao tuyệt vời để ngăn chúng bị biến dạng hoặc mềm đi do môi trường nhiệt độ cao. Trong một số quy trình, việc xử lý khử hydroxyl thậm chí còn được yêu cầu để giảm tác động của các nhóm hydroxyl đến độ ổn định nhiệt. Việc sản xuất ống lò thạch anh cũng yêu cầu vật liệu thạch anh có độ tinh khiết cao với hàm lượng tạp chất kim loại ≤1 ppm để tránh tạp chất kết tủa trong quá trình phản ứng và ảnh hưởng đến kết quả xử lý wafer.

Thuyền thạch anh thường được sử dụng kết hợp với ống lò thạch anh để vận chuyển hàng chục đến hàng trăm tấm wafer. Vì thế,thuyền thạch anhthường cần phải có khả năng chịu nhiệt độ cao, chống ăn mòn tuyệt vời và hoạt động ổn định, đáng tin cậy về độ bền cơ học như ống lò thạch anh.

Nhẫn tập trung thạch anhđược thiết kế đặc biệt cho quá trình khắc khô. Chúng thường được lắp đặt xung quanh các tấm bán dẫn để hạn chế và đồng nhất hóa huyết tương, đảm bảo hiệu quả tính đồng nhất của tốc độ ăn mòn và tạo hình trên tấm bán dẫn. Môi trường hoạt động này yêu cầu các vòng lấy nét thạch anh phải có khả năng chống ăn mòn plasma mạnh mẽ, độ chính xác kích thước cực cao và bề mặt hoàn thiện mịn để ngăn chặn sự phóng điện hoặc tạo hạt bất thường.