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Diverses applications du quartz dans la fabrication de semi-conducteurs

2024-06-17

À première vue,matériau en quartz (SiO2)ressemble beaucoup au verre, mais la particularité est que le verre ordinaire est composé de nombreux composants (comme le sable de quartz, le borax, l'acide borique, la barytine, le carbonate de baryum, le calcaire, le feldspath, le carbonate de sodium, etc.), tandis que le quartz ne contient que SiO2, et sa microstructure est un réseau simple composé d'unités structurelles tétraédriques de dioxyde de silicium.


Parce que la quantité d'impuretés métalliques contenues dansquartzest très petit et sa pureté est extrêmement élevée, le quartz lui-même présente des caractéristiques et des avantages que les autres verres ne peuvent pas présenter et est connu comme la « couronne » des matériaux verriers. Par exemple, en termes de résistance à la chaleur, le quartz n’explosera pas même s’il est immédiatement placé dans l’eau après avoir été brûlé en rouge dans le feu. Les avantages plus spécifiques sont les suivants :

1. Résistance aux hautes températures. Le point de ramollissement du verre de quartz est d'environ 1730 ℃, et il peut être utilisé pendant une longue période à 1150 ℃, et la température maximale peut atteindre 1450 ℃ pendant une courte période.

2. Résistance à la corrosion. À l’exception de l’acide fluorhydrique, le quartz de haute pureté n’a pratiquement aucune réaction chimique avec d’autres substances acides. À haute température, il peut résister à la corrosion causée par l'acide sulfurique, l'acide nitrique, l'acide chlorhydrique, l'eau régale, les sels neutres, le carbone et le soufre. Sa résistance aux acides est 30 fois supérieure à celle de la céramique et 150 fois supérieure à celle de l'acier inoxydable. En particulier, sa stabilité chimique à haute température est inégalée par aucun autre matériau technique.

3. Bonne stabilité thermique. Le quartz de haute pureté a un très faible coefficient de dilatation thermique et peut résister à des changements de température drastiques. Lorsque le quartz de haute pureté est chauffé à environ 1 100 °C, il n’explose pas lorsqu’il est placé dans de l’eau à température ambiante.

4. Bonne transmission de la lumière. Le quartz de haute pureté a une bonne transmission de la lumière dans tout le spectre de l'ultraviolet à l'infrarouge, et la transmission de la lumière visible est supérieure à 93 %, en particulier dans la région du spectre ultraviolet, la transmission maximale peut atteindre plus de 80 %.

5. Bonnes performances d’isolation électrique. La valeur de résistance du quartz de haute pureté est équivalente à 10 000 fois celle du verre de quartz ordinaire. C'est un excellent matériau d'isolation électrique et possède de bonnes propriétés électriques même à haute température.


Grâce à ces excellentes propriétés physiques et chimiques, les matériaux à base de quartz de haute pureté sont largement utilisés dans la technologie électronique moderne, les semi-conducteurs, les communications, les sources de lumière électrique, l'énergie solaire, les instruments de mesure de haute précision de la défense nationale, les instruments physiques et chimiques de laboratoire, l'énergie nucléaire, nano-industrie, etc. En particulier, dans l'industrie des semi-conducteurs en développement rapide, la taille des plaquettes de silicium a augmenté, de sorte que les fabricants de puces ont une forte demande pour divers composants à quartz. Cependant, il convient également de noter que afin d'éviter toute contamination pendant le processus de traitement, la haute pureté du matériau quartz doit être garantie lors de l'utilisation.


Dans l'industrie des semi-conducteurs,quartzest largement utilisé et les produits en quartz de haute pureté sont des consommables importants dans la production de plaquettes. Les pièces en quartz telles que les creusets, les bateaux à cristal et les tubes à noyau de four à diffusion utilisés pour produire des monocristaux de silicium doivent utiliser des produits en verre de quartz de haute pureté. La principale application du marché cible des pièces en quartz dans le domaine des semi-conducteurs est le processus de diffusion et de gravure dans la fonderie de plaquettes. Ils peuvent être divisés en deux catégories : les appareils à zone haute température et les appareils à zone basse température. Les principaux appareils utilisés sont les suivants :

1. Les dispositifs de zone à haute température sont principalement des tubes de four, des bateaux en verre, etc. utilisés dans l'oxydation par diffusion et d'autres liens, qui doivent être directement ou indirectement en contact avec des plaquettes de silicium dans un environnement à haute température ; il s'agit principalement de matériaux en verre de quartz fondu achetés et produits par traitement thermique ;

2. Les dispositifs à zone basse température comprennent principalement des anneaux de quartz utilisés dans le processus de gravure, ainsi que des paniers de fleurs et des réservoirs de nettoyage utilisés dans le processus de nettoyage. Ils sont principalement utilisés dans des environnements à basse température. Ils achètent principalement du verre de quartz raffiné au gaz et sont produits par traitement à froid.


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