Was ist ein Quarzboot?

Das Quarzboot ist eine wichtige Lagerkomponente, die im Halbleiterherstellungsprozess verwendet wird und hauptsächlich zur Hochtemperaturverarbeitung von Wafern wie Diffusion, Oxidation und Tempern verwendet wird. Seine hervorragende thermische Stabilität, niedrige Verschmutzungseigenschaften und Korrosionsbeständigkeit machen es zu einem unverzichtbaren Material in der Halbleiterindustrie. Dieser Artikel wird auf Material, physische Eigenschaften, Klassifizierung, Anwendungsszenarien und Unterschiede zwischen Quarzboot und Pecvd -Graphitboot erläutert.

Ⅰ. Quarzboot

Die Hauptkomponente des Quarzträgers ist hochreines Siliziumdioxid (SiO₂), und die Reinheit muss normalerweise mehr als 99,99% erreichen (Halbleiternote). Dieses Quarzmaterial mit hoher Purity stellt sicher, dass der Quarzträger während des Halbleiterherstellungsprozesses keine Verunreinigungen einführt, um die Kontamination von Metallverunreinigungen auf dem Wafer zu verringern.

Nach dem Vorbereitungsprozess können Quarzmaterialien in zwei Kategorien unterteilt werden:

● Natürlicher Quarz: Hergestellt aus Kristallreinigung mit einem hohen Hydroxylgehalt (ca. 100 bis 200 ppm), niedrigen Kosten, aber schwacher Toleranz gegenüber plötzlichen Änderungen der hohen Temperaturen.

● Synthetischer Quarz: synthetisiert durch chemische Dampfablagerung (CVD) oder Elektrofusion mit niedrigem Hydroxyl (-OH) Gehalt (<1 ppm), besserer thermischer Stabilität und geeignet für Hochtemperaturprozesse (wie Oxidation und Diffusion).

Darüber hinaus werden einige Quarzboote mit Metallen wie Titan (TI) oder Aluminium (AL) dotiert, um den Verformungswiderstand zu verbessern, oder die Lichtübertragung anzupassen, um die Bedürfnisse von UV -Prozessen zu erfüllen.

Ⅱ. Was sind die wichtigsten physikalischen Eigenschaften von Quarzbooten?

● Hochtemperaturwiderstand: Der Schmelzpunkt von Quarz ist bis zu 1713 ° C und kann für eine kurze Zeit bei 1200 ° C stabil funktionieren.

● Niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient: Der thermische Expansionskoeffizient beträgt nur 0,55 × 10⁻⁶/° C. Diese hervorragende Leistung sorgt für eine dimensionale Stabilität bei hohen Temperaturen und vermeidet ein Riss aufgrund von thermischer Belastung.

● Chemische Trägheit: Mit Ausnahme von Hydrofluorsäure (HF) und heißer Phosphorsäure können Quarz starke Säuren, starke Alkalien und korrosive Gase (wie Cl₂, O₂) widerstehen.

● Elektrische Isolierung: Der Widerstand ist bis zu 10¹⁶ω · cm, wodurch Störungen mit der elektrischen Feldverteilung des Plasmaprozesses vermieden werden.

● Lichtübertragung: Hervorragende Durchlässigkeit im ultravioletten bis Infrarotband (90%), geeignet für lichtunterstützte Prozesse (wie ultraviolettes Heilung).

III. Klassifizierung von Quarzbooten

Nach verschiedenen Designstrukturen und Nutzungsszenarien können Quarzboote in die folgenden Kategorien unterteilt werden:

● Horizontales Quarzboot

Anwendbar auf horizontale Rohröfen (horizontaler Diffusionsofen), verwendet für Oxidation, Diffusion, Tempern und andere Prozesse.

Merkmale: Kann 100-200 Wafer tragen, normalerweise mit einem offenen oder halb eingestellten Design.

● Vertikales Quarzboot

Anwendbar für vertikale Öfen (vertikaler Ofen), verwendet für LPCVD -Prozesse, Oxidations- und Glühprozesse.

Merkmale: Eine kompaktere Struktur kann die Wafertransportkapazität erhöhen und die Partikelverschmutzung während des Prozesses verringern.

● Customized Quarzboot

Nach unterschiedlichen Prozessanforderungen konzipiert, kann ein einzelner Waferunterstützung oder eine spezielle Klemmstruktur verwendet werden, um die Waferverarbeitungseffekte zu optimieren.

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Iv. Was sind die Anwendungsszenarien des Quarzboots in der Herstellung von Halbleiter?

Quarzboote werden in vielen wichtigen Prozesslinks der Semiconductor -Herstellung häufig verwendet, hauptsächlich einschließlich der folgenden Anwendungsszenarien:

4.1 Wärmeoxidation

● Prozessbeschreibung: Der Wafer wird in einer Hochtemperatur-Sauerstoff- oder Wasserdampfumgebung erhitzt, um einen Siliziumdioxidfilm (SiO₂) zu bilden.

● Merkmale des Quarzboots:

1) hohe Wärmewiderstand, kann hohen Temperaturen von 1000 ~ 1200 ° C standhalten.

2) Chemische Inertheit, Quarzboote sind resistent gegen starke Säuren, starke Alkalien und korrosive Gase, sodass die Qualität des Oxidfilms beeinträchtigt werden kann.

4.2 Diffusionsprozess

● Prozessbeschreibung: Verunreinigungen (wie Phosphor und Bor) werden unter hohen Temperaturbedingungen in den Siliziumwafer diffundiert, um eine Dotierungsschicht zu bilden.

● Quarzboot -Funktionen:

1) Niedrige Kontamination, die Verhinderung der Metallkontamination, die Dotierungskonzentrationsverteilung zu beeinflussen.

2) Hohe thermische Stabilität mit einem thermischen Expansionskoeffizienten von nur 0,55 × 10 ° C/° C, wodurch ein einheitlicher Diffusionsprozess gewährleistet ist.

4.3 Glühprozess

● Prozessbeschreibung: Die Behandlung mit hoher Temperatur wird verwendet, um Spannung zu entfernen, die Materialkristallstruktur zu verbessern oder die Ionenimplantationsschicht zu aktivieren.

● Quarzboot -Funktionen:

1) Bei einem Schmelzpunkt von bis zu 1713 ° C kann es schnellem Erhitzen und Abkühlen standhalten, um zu vermeiden, dass durch thermische Spannung verursacht wird.

2) Genauige Größenregelung, um ein gleichmäßiges Erhitzen zu gewährleisten.

4.4 chemische Dampfabscheidung mit Niederdruck (LPCVD)

● Prozessbeschreibung: In einer Niederdruckumgebung wird durch eine Gasphasenreaktion ein gleichmäßiger Dünnfilm wie Siliziumnitrid (si₃n₄) gebildet.

● Merkmale des Quarzboots:

1) Geeignet für vertikale Ofenrohre, kann die Einheitlichkeit der Filmablagerung optimieren.

2) Verunreinigungsarme mit geringer Partikel, Verbesserung der Filmqualität.

Ⅴ. Was sind die Unterschiede zwischen Quarzboot und Pecvd Graphitboot?

Typische Differenzszenarien:

● PECVD -Prozess: Graphitboote können die Plasma-Gleichmäßigkeit aufgrund ihrer Leitfähigkeit optimieren und benötigen nicht die hohe Temperaturleistung von Quarz in niedrigen Temperaturumgebungen (300-400 ° C).

● Hochtemperaturoxidationsofen: Vetekememon -Quarzboote sind für ihren hohen Temperaturwiderstand unersetzlich, während Graphit leicht oxidiert wird, um bei hohen Temperaturen in einer Sauerstoffumgebung, die die Kammer verschmutzt, Co/Co₂ zu erzeugen.