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石英制品

信息来源:本站 | 发布日期: 2022-01-24 | 浏览量:
关键词:石英制品

在集成电路制造工艺中,石英制品是必不可少的配套产品,主要包括石英扩散管、石英坩埚、石英钟罩、石英舟/篮/支架等。


1.石英扩散管

石英扩散管主要用于半导体集成电路芯片生产线的氧化、扩散工序。该类石英扩散管通常采用连熔成型工艺,将提纯后的石英砂送至连熔炉中,然后经过高温熔凝拉制而成的。


石英车床是加工石英扩散管的必需的设备。其加工过程是,将石英扩散管两端卡在车床上,通过机械旋转,使管道整体保持同心,中间部分配有不同数量的喷灯,在加工的过程中调节火焰的温度,并由操作者按照产品的要求进行成型加工。


目前,石英扩散管的最大直径可达到800mm,其长度可达3500mm。在石英扩散管加工过程中,一般采用热加工玻璃车床进行封头、磨口、变径等操作,再经过手灯热加工进行接球头、焊吊管、焊法兰等工艺加工。


为了提高石英扩散管的耐温性能,通常还会采用高温涂层工艺,如图9-39所示。利用车床在石英扩散管表面喷涂SiO2、SiC、Al2O3等涂层,可使石英扩散管在1280- 1300高温下间断或连续使用,提高了石英管的使用寿命。

2.石英坩埚

图9-40所示的是石英坩埚,它可分为单晶硅用石英坩埚和铸造多晶硅用石英坩埚两类。单晶硅用石英坩埚是选用高纯石英砂制备的用于直拉单晶硅生长的电弧石英坩埚。它具有较强的抗热振动、抗析晶性能,以及极低的热传输及介电损失特性,一般可在1450度下连续使用。为了避免石英坩埚在拉晶过程中发生析晶落入熔硅中的情况,一般会在石英坩埚表面喷涂碳酸钡,这样石英坩埚在拉晶过程中会快速形成一层均匀而致密的B-方石英层,从而保证单晶硅拉晶过程的顺利进行。直拉单晶硅用石英坩埚的直径一般在400~600mm之间。



铸造多晶硅用石英坩埚是选用高纯熔融石英制备的石英陶瓷坩埚,它具有极强的热稳定性、抗腐蚀性、抗压/抗折强度,一般用于太阳能光伏产业的多晶硅铸锭生产工艺,可在1600度高温下使用。为了防止铸造多晶硅用石英坩埚在晶体生长过程中溶蚀而导致晶体中氧浓度增加,通常会在石英坩埚内壁涂覆Si3N4涂层。


3.石英钟罩

石英钟罩如图9-41所示。一般石英钟罩与石英保温简及立式石英舟配套使用,多用于半导体集成电路芯片生产的外延工序。外延炉般采用立式结构,将石英钟罩套在立式石英舟外部,而将石英保温简作为支撑。


石英钟罩般采用玻璃车床直接进行封接,其顶部可分为圆顶、平顶、法兰对接等;经过必要的清洗处理后,再由手工操作焊接导气管、通气嘴、接嘴等配件;然后,由冷加工车床按照平面度、平行度等指标要求进行研磨(研磨面必须平整,以保证法兰的密封性良好,不会发生漏气现象)。


目前,国产石英钟罩及其配套产品的尺寸可以达到300mm。为了提高钟罩的保温性能,石英法兰一般由乳白料制成,这可以使加热温度均匀,从而大大提高芯片的成品率。



4.石英舟/篮/支架

石英舟般用于硅片的扩散、氧化、化学气相沉积等工序,如图9-42所示。由于石英舟直接与单晶硅片接触,因此对石英舟的纯度要求、精度要求相当严格。在石英舟加工过程中,采用石墨模具进行定位加工,还需要经过点焊、全熔焊接、抛光等工序。对于大尺寸、高精度的石英舟产品,测量时还需要采用三坐标测量仪。不同的芯片生产线,对石英舟的需求也各不相同。

石英支架作为石英舟的载体,在石英扩散炉管内部可以将石英舟送入或取出,目的是为了避免二次污染,也禁止了其他工具与扩散炉管接触。通常,一

个石英支架一次可放入3-5个石英舟。


石英篮多用于硅片的酸洗和超声波清洗工序,它可以作为硅片的支架。石英篮是在石英棒上开槽后焊接面成的,或者是直接用石英片组装焊接而成的,带有把手,规格各有不同。




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