在IC芯片制造過程中,石英玻璃因高純度、耐高溫、低的熱膨脹等優良性能而被大量采用。如:在對單晶硅片進行摻雜、擴散、氧化、退火等關鍵工序中使用的石英玻璃擴散管;硅片外延工序使用的石英鐘罩;硅片酸洗和超聲波清洗工序使用的花籃、支架;硅片擴散工序使用的硅片承載器(石英玻璃舟);拉制單晶硅工序中使用的石英坩堝等。
石英玻璃擴散管是電子半導體工業中使用的極其重要、應用廣泛和用量較大的石英玻璃制品,其純度、抗高溫變形性能、幾何尺寸和外觀質量性能直接影響集成電路和器件的質量、成本和生產效率。它的發展趨勢是大規格、高純度和長壽命。目前使用的規格尺寸直徑一般為200~500mm,該類石英玻璃管通常是采用兩步法成型工藝:第一步制備空心石英玻璃坨;第二步在二次成型機上離心擴管至需要的尺寸。為了提高石英玻璃擴散管抗高溫變形能力,通常采用管壁高溫涂層工藝,在管內表面施以高純SiO2涂層,外表面噴涂Al2O3或噴涂SiC涂層,然后經高溫火焰處理,使管外層形成起骨架作用的微晶層,此工藝將顯著提高石英玻璃的抗高溫變形能力(從1200℃可提高到1280℃),使用壽命提高1~2倍,減少清爐的次數,降低消耗,提高生產效率。
目前國內硅單晶年產量為2000t以上,用于制作分離器件和線路級單晶各占200t左右,其余太陽能硅單晶,并以每年近30%的速度增長。太陽能單晶的生產由國外轉入中國的趨勢明顯,國內目前約1000臺單晶爐,2005年國內石英坩堝總需求量超過了20萬只。
石英坩堝是用高純石英粉為原料,用氣煉熔融法或電弧熔融法制造的透明或半透明高純度坩堝,SiO2含量根據單晶硅的應用場合(太陽能級、IC級)差別較大,通常需在99.99%以上;規格尺寸根據拉制單晶硅尺寸而異,目前一般為8~24in(lin=2.54cm)。石英坩堝的發展趨勢是增大尺寸、提高純度和改善抗高溫形變性能。現階段盡管我國生產單晶硅和石英坩堝的廠家很多,但IC行業單晶硅用石英坩堝幾乎全部依賴進口,即使生產太陽能級單晶用石英坩堝的原料我國都無法穩定提供,尚需進口美國公司的原料,這主要受制于我國石英原料的純度、穩定性(原料處理的工藝技術及裝備)及坩堝的制備工藝技術。
- 支架是放在單晶硅擴散爐管前,作為石英舟入爐和出爐的托架,支托數個承載單晶硅片的石英舟,并運載石英舟進行擴散爐內進行單晶硅片的擴散、氧化、退火處理。
- 石英舟是單晶硅片擴散、氧化、CVD沉積、退火處理不可缺少的石英玻璃承載器具,目前應用的石英玻璃舟根據單晶硅片生產尺寸和處理工藝,各廠規格尺寸各不相同,沒有固定規格和形式,尺寸上已達12in(lin=2.54cm)以上;形式上有臥式舟、立式舟;材料上有石英玻璃,也有用SiC材料。
- 石英玻璃花籃是用于硅片的酸洗和超聲波清晰的承載器具。
- 石英玻璃清洗槽(缸)是清洗過程洗滌液的盛裝容器,規格尺寸各廠使用的各不相同。
硅片外延是半導體器件與集成電器生產中的關鍵工藝之一,一般立式外延爐。其爐體使用帶法蘭的大直徑半透明石英玻璃鐘罩,鐘罩的尺寸取決于外延爐和要外延硅片的尺寸,最大的外延爐直徑已超過1000mm。
石英玻璃法蘭是單晶硅片擴散、氧化、CVD沉積爐中與石英玻璃擴散管配套使用的石英玻璃制品,主要起連接作用,規格尺寸取決于擴散管的尺寸。應用中對石英玻璃的純度、耐溫性能、尺寸精度有較高的要求。
以上內容由廣州奧固弘化工有限公司摘自其他書籍。
24小時客服熱線:18820116619 (胡先生) QQ :18820116619