¿Qué es un barco de cuarzo?

Quartz Boat es un componente de rodamiento clave utilizado en el proceso de fabricación de semiconductores, utilizado principalmente para el procesamiento de obleas a alta temperatura, como difusión, oxidación y recocido. Su excelente estabilidad térmica, bajas características de contaminación y resistencia a la corrosión lo convierten en un material indispensable en la industria de semiconductores. Este artículo explicará el material, las propiedades físicas, la clasificación, los escenarios de aplicación y las diferencias entre el barco de cuarzo y el barco de grafito PECVD.

Ⅰ. Material del barco de cuarzo

El componente principal del portador de cuarzo es el dióxido de silicio de alta pureza (SIO₂), y la pureza generalmente necesita alcanzar más del 99.99% (grado semiconductor). Este material de cuarzo de alta pureza asegura que el portador de cuarzo no introduzca impurezas durante el proceso de fabricación de semiconductores para reducir la contaminación de las impurezas metálicas en la oblea.

Según el proceso de preparación, los materiales de cuarzo se pueden dividir en dos categorías:

● Cuarzo natural: Hecho de purificación de cristal, con un alto contenido de hidroxilo (aproximadamente 100-200 ppm), bajo costo, pero tolerancia débil a cambios repentinos de alta temperatura.

● Cuarzo sintético: Sintetizado por deposición de vapor químico (CVD) o electrofusión, con bajo contenido de hidroxilo (-OH) (<1 ppm), mejor estabilidad térmica y adecuada para procesos de alta temperatura (como oxidación y difusión).

Además, algunos barcos de cuarzo están dopados con metales como titanio (Ti) o aluminio (AL) para mejorar la resistencia a la deformación, o ajustar la transmitancia de luz para satisfacer las necesidades de los procesos UV.

Ⅱ. ¿Cuáles son las principales propiedades físicas de los barcos de cuarzo?

● Resistencia de alta temperatura: El punto de fusión del cuarzo es tan alto como 1713 ° C, y puede funcionar de manera estable a 1200 ° C durante mucho tiempo y soportar 1500 ° C por un corto tiempo.

● Coeficiente de expansión térmica baja: El coeficiente de expansión térmica es solo 0.55 × 10⁻⁶/° C. Este excelente rendimiento garantiza la estabilidad dimensional a altas temperaturas y evita el agrietamiento debido al estrés térmico.

● Inertidad química: Excepto por el ácido hidrofluorico (HF) y el ácido fosfórico caliente, el cuarzo puede resistir ácidos fuertes, álcalis fuertes y la mayoría de los gases corrosivos (como CL₂, O₂).

● Aislamiento eléctrico: La resistividad es tan alta como 10¹⁶Ω · cm, evitando la interferencia con la distribución del campo eléctrico del proceso de plasma.

● transmitancia de luz: Excelente transmitancia en la banda ultravioleta a infrarroja (＞ 90%), adecuada para procesos asistidos por la luz (como el curado ultravioleta).

Iii. Clasificación de barcos de cuarzo

Según diferentes estructuras de diseño y escenarios de uso, los barcos de cuarzo se pueden dividir en las siguientes categorías:

● Barco de cuarzo horizontal

Aplicable a los hornos de tubo horizontal (horno de difusión horizontal), utilizado para oxidación, difusión, recocido y otros procesos.

Características: pueden transportar 100-200 obleas, generalmente con un diseño abierto o semi-encerrado.

● Barco de cuarzo vertical

Aplicable a hornos verticales (horno vertical), utilizado para procesos LPCVD, procesos de oxidación y recocido.

Características: una estructura más compacta, puede aumentar la capacidad de transporte de obleas y reducir la contaminación de partículas durante el proceso.

● Barco de cuarzo personalizado

Diseñado de acuerdo con diferentes requisitos de proceso, se puede utilizar soporte de obleas individuales o estructura de sujeción especial para optimizar los efectos de procesamiento de obleas.

Como fabricante y proveedor de barcos de cuarzo líder en China,Veteksemicon puede diseñar y fabricar productos de transportista de cuarzo personalizados de acuerdo con sus necesidades reales. Para obtener más detalles del producto, consulte:

IV. ¿Cuáles son los escenarios de aplicación de la embarcación de cuarzo en la fabricación de semiconductores?

Los barcos de cuarzo se utilizan ampliamente en muchos enlaces de proceso clave de la fabricación de semiconductores, principalmente incluyendo los siguientes escenarios de aplicación:

4.1 oxidación térmica

● Descripción del proceso: la oblea se calienta en un entorno de vapor o oxígeno o vapor de agua de alta temperatura para formar una película de dióxido de silicio (SIO₂).

● Características del barco de cuarzo:

1) alta resistencia al calor, puede soportar altas temperaturas de 1000 ~ 1200 ° C.

2) Inertidad química, los barcos de cuarzo son resistentes a ácidos fuertes, álcalis fuertes y la mayoría de los gases corrosivos, por lo que puede evitar afectar la calidad de la película de óxido.

4.2 Proceso de difusión

● Descripción del proceso: las impurezas (como el fósforo y el boro) se difunden en la oblea de silicio en condiciones de alta temperatura para formar una capa de dopaje.

● Características del barco de cuarzo:

1) Baja contaminación, evitando que la contaminación del metal afecte la distribución de la concentración de dopaje.

2) Alta estabilidad térmica, con un coeficiente de expansión térmica de solo 0.55 × 10⁻⁶/° C, asegurando un proceso de difusión uniforme.

4.3 Proceso de recocido

● Descripción del proceso: El tratamiento de alta temperatura se usa para eliminar el estrés, mejorar la estructura del cristal del material o activar la capa de implantación de iones.

● Características del barco de cuarzo:

1) Con un punto de fusión tan alto como 1713 ° C, puede soportar calentamiento y enfriamiento rápido para evitar grietas causadas por el estrés térmico.

2) Control de tamaño preciso para garantizar un calentamiento uniforme.

4.4 Deposición de vapor químico de baja presión (LPCVD)

● Descripción del proceso: en un entorno de baja presión, se forma una película delgada uniforme como el nitruro de silicio (Si₃n₄) a través de una reacción de fase gaseosa.

● Características del barco de cuarzo:

1) Adecuado para tubos de horno vertical, puede optimizar la uniformidad de la deposición de la película.

2) Baja contaminación de partículas, mejora la calidad de la película.

Ⅴ. ¿Cuáles son las diferencias entre el barco de cuarzo y el barco de grafito PECVD?

Escenarios de diferencia típica:

● Proceso de PECVD: Los barcos de grafito pueden optimizar la uniformidad del plasma debido a su conductividad y no requieren el alto rendimiento de la temperatura del cuarzo en entornos de baja temperatura (300-400 ° C).

● FUNTA DE OXIDACIÓN DE ALTA TEMPERACIÓN: Los barcos de cuarzo Veteksemicon son insustituibles para su alta resistencia a la temperatura, mientras que el grafito se oxida fácilmente para generar CO/CO₂ a altas temperaturas en un entorno de oxígeno, que contamina la cámara.