Várias aplicações de quartzo na fabricação de semicondutores

À primeira vista,material de quartzo (SiO2)parece muito semelhante ao vidro, mas o que é especial é que o vidro comum é composto de muitos componentes (como areia de quartzo, bórax, ácido bórico, barita, carbonato de bário, calcário, feldspato, carbonato de sódio, etc.), enquanto o quartzo contém apenas SiO2, e sua microestrutura é uma rede simples composta por unidades estruturais tetraédricas de dióxido de silício.

Porque a quantidade de impurezas metálicas contidas emquartzoé muito pequeno e sua pureza é extremamente alta, o próprio quartzo possui características e vantagens que outros vidros não conseguem apresentar, e é conhecido como a “coroa” dos materiais de vidro. Por exemplo, em termos de resistência ao calor, o quartzo não explodirá mesmo se for imediatamente colocado na água após ser queimado em vermelho no fogo. Vantagens mais específicas são as seguintes:

1. Resistência a altas temperaturas. O ponto de amolecimento do vidro de quartzo é de cerca de 1730 ℃ e pode ser usado por um longo período a 1150 ℃, e a temperatura máxima pode chegar a 1450 ℃ por um curto período de tempo.

2. Resistência à corrosão. Exceto o ácido fluorídrico, o quartzo de alta pureza quase não tem reação química com outras substâncias ácidas. Em altas temperaturas, pode resistir à corrosão por ácido sulfúrico, ácido nítrico, ácido clorídrico, água régia, sais neutros, carbono e enxofre. Sua resistência aos ácidos é 30 vezes maior que a da cerâmica e 150 vezes maior que a do aço inoxidável. Especialmente a sua estabilidade química a altas temperaturas é incomparável a qualquer outro material de engenharia.

3. Boa estabilidade térmica. O quartzo de alta pureza tem um coeficiente de expansão térmica muito pequeno e pode suportar mudanças drásticas de temperatura. Quando o quartzo de alta pureza é aquecido a cerca de 1100°C, ele não explodirá quando colocado em água à temperatura ambiente.

4. Boa transmitância de luz. O quartzo de alta pureza possui boa transmitância de luz em todo o espectro, do ultravioleta ao infravermelho, e a transmitância da luz visível está acima de 93%, especialmente na região do espectro ultravioleta, a transmitância máxima pode atingir mais de 80%.

5. Bom desempenho de isolamento elétrico. O valor de resistência do quartzo de alta pureza é equivalente a 10.000 vezes o do vidro de quartzo comum. É um excelente material de isolamento elétrico e possui boas propriedades elétricas mesmo em altas temperaturas.

Graças a estas excelentes propriedades físicas e químicas, os materiais de quartzo de alta pureza são amplamente utilizados na moderna tecnologia eletrônica, semicondutores, comunicações, fontes de luz elétrica, energia solar, instrumentos de medição de defesa nacional de alta precisão, instrumentos físicos e químicos de laboratório, energia nuclear, nanoindústria, etc. Em particular, na indústria de semicondutores em rápido desenvolvimento, a escala de wafers de silício tem aumentado, de modo que os fabricantes de chips têm uma grande demanda por vários componentes de quartzo. No entanto, deve-se notar também que, para evitar contaminação durante o processo de processamento, a alta pureza do material de quartzo deve ser garantida durante o uso.

Na indústria de semicondutores,quartzooé amplamente utilizado e os produtos de quartzo de alta pureza são consumíveis importantes na produção de wafer. Peças de quartzo, como cadinhos, barcos de cristal e tubos centrais de fornos de difusão usados ​​​​para produzir cristais únicos de silício, devem usar produtos de vidro de quartzo de alta pureza. A principal aplicação de peças de quartzo no mercado-alvo no campo de semicondutores é o processo de difusão e gravação na fundição de wafer. Eles podem ser divididos em duas categorias: dispositivos de zona de alta temperatura e dispositivos de zona de baixa temperatura. Os principais dispositivos utilizados são os seguintes:

1. Os dispositivos de zona de alta temperatura são principalmente tubos de forno, barcos de vidro, etc. usados ​​na oxidação por difusão e outros elos, que precisam estar direta ou indiretamente em contato com pastilhas de silício em um ambiente de alta temperatura; são adquiridos principalmente materiais de vidro de quartzo fundido e produzidos por meio de processamento térmico;

2. Os dispositivos de zona de baixa temperatura incluem principalmente anéis de quartzo usados ​​no processo de gravação, bem como cestos de flores e tanques de limpeza usados ​​no processo de limpeza. Eles são usados ​​principalmente em ambientes de baixa temperatura. Eles compram principalmente vidro de quartzo refinado a gás e são produzidos por meio de processamento a frio.

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