Gängige Halbleiterquarzkomponenten und -anwendungen

Quarz gehört zum trigonalen Kristallsystem, einem dreidimensionalen Gerüstmineralkristall aus Siliziumdioxid. Normalerweise ist reiner Quarz farblos und transparent, nimmt jedoch durch Spuren von Pigmentionen, fein verteilte Einschlüsse oder die Bildung von Farbzentren verschiedene Farbtöne an. Aufgrund seiner zahlreichen hervorragenden Eigenschaften wird Quarz häufig in verschiedenen Prozessen der Halbleiterherstellung eingesetzt, und seine Leistung und Qualität wirken sich direkt auf die Ausbeute, Leistung und Kosten von Halbleiterbauelementen aus.

1. Quarztiegel

DerQuarztiegelwerden verwendet, um die polykristallinen Siliziumrohstoffe im Hochtemperatur-Wachstumsprozess für monokristallines Silizium zu halten. Um stabile Trägermaterialien zu gewährleisten, müssen Quarztiegel eine hervorragende Hochtemperaturstabilität (Schmelzpunkt >1700℃) und einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, um den Herausforderungen rauer Hochtemperatur-Betriebsbedingungen standzuhalten. Quarztiegel für Halbleiteranwendungen müssen aus hochreinem Quarz der Güteklasse 4N8 oder höher hergestellt werden. Diese kluge Materialauswahl kann das Risiko einer Kristallkontamination, die durch die Ausfällung von Verunreinigungen aus dem Quarztiegel aufgrund hoher Temperaturen verursacht wird, wirksam verringern.

Quarzofenrohre dienen üblicherweise als Hochtemperatur-Reaktionskammern für verschiedene Wafer-Herstellungsprozesse wie Diffusion, Oxidation und chemische Gasphasenabscheidung (CVD). AlsoQuarzofenrohremüssen über eine hervorragende Hochtemperaturbeständigkeit verfügen, um zu verhindern, dass sie sich durch Umgebungen mit hohen Temperaturen verformen oder erweichen. In einigen Prozessen ist sogar eine Dehydroxylierungsbehandlung erforderlich, um den Einfluss von Hydroxylgruppen auf die thermische Stabilität zu verringern. Die Herstellung von Quarzofenrohren erfordert außerdem hochreines Quarzmaterial mit einem Gehalt an metallischen Verunreinigungen ≤1 ppm, um zu verhindern, dass Verunreinigungen während des Reaktionsprozesses ausfallen und die Ergebnisse der Waferverarbeitung beeinträchtigen.

Quarzboote werden typischerweise in Verbindung mit Quarzofenrohren zum Tragen und Transportieren von Dutzenden bis Hunderten von Wafern verwendet. Daher,Quarzbootemüssen in der Regel die gleiche hervorragende Hochtemperaturbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und stabile, zuverlässige Leistung in Bezug auf die mechanische Festigkeit aufweisen wie Quarzofenrohre.

Fokusringe aus Quarzsind speziell für Trockenätzverfahren konzipiert. Sie werden typischerweise um Wafer herum installiert, um das Plasma einzuschließen und zu homogenisieren und so eine gleichmäßige Ätzrate und Strukturierung auf dem Wafer sicherzustellen. In dieser Betriebsumgebung müssen Fokusringe aus Quarz eine hohe Beständigkeit gegen Plasmakorrosion, eine extrem hohe Maßhaltigkeit und eine glatte Oberflächenbeschaffenheit aufweisen, um abnormale Entladungen oder Partikelbildung zu verhindern.