Polovodičový křemen: životně důležitá součást moderní elektroniky
Úvod do křemenných materiálů
Křemen (SiO₂) může na první pohled připomínat sklo, ale jeho jedinečné vlastnosti ho odlišují. Na rozdíl od standardního skla, které se skládá z více složek (jako je křemenný písek, borax, uhličitan barnatý, vápenec, živec a soda), je křemen složen pouze z SiO₂. To mu dává jednoduchou síťovou strukturu tvořenou čtyřstěnnými jednotkami oxidu křemičitého.
Význam vysoce čistého křemene
Vysoce čistý křemen, často označovaný jako „korunovační klenot“ skleněných materiálů, nabízí výjimečné vlastnosti díky minimálnímu obsahu kovových nečistot. Tento pozoruhodný materiál je nezbytný v různých polovodičových procesech a může se pochlubit výhodami, jako jsou:
1. Odolnost vůči vysokým teplotám: S bodem měknutí přibližně 1730 °C vydrží křemen dlouhodobé používání při 1150 °C a zvládne krátké návaly až do 1450 °C.
2. Odolnost proti chemické korozi: Vysoce čistý křemen vykazuje minimální reaktivitu s většinou kyselin (kromě kyseliny fluorovodíkové) a vykazuje vynikající stabilitu proti chemickému napadení, je 30krát odolnější vůči kyselinám než keramika a 150krát odolnější než nerezová ocel.
3. Tepelná stabilita: Vysoce čistý křemen má extrémně nízký koeficient tepelné roztažnosti, což mu umožňuje vydržet rychlé změny teploty bez lámání.
4. Optická čistota: Tento materiál si zachovává vysokou propustnost napříč širokým spektrem, přičemž propustnost viditelného světla přesahuje 93 % a propustnost ultrafialového záření přesahuje 80 %.
5. Elektrická izolace: Vysoce čistý křemen nabízí výjimečný elektrický odpor, díky čemuž je vynikajícím izolantem i při zvýšených teplotách.
Aplikace v polovodičovém průmyslu
Díky těmto vynikajícím fyzikálním a chemickým vlastnostem je vysoce čistý křemen široce používán v moderní elektronice, telekomunikacích a polovodičovém průmyslu. Rostoucí poptávka po křemíkových waferech výrazně zvýšila potřebu křemenných součástek, zejména při výrobě čipů.
Klíčové aplikace křemene ve výrobě polovodičů:
1. Vysokoteplotní zařízení:
· Trubky z křemenné pece:Tyto trubky jsou nezbytné pro procesy, jako je difúze, oxidace a žíhání, zajišťují vysokoteplotní stabilitu a účinnost při výrobě polovodičů.
· Quartzové lodě:Křemenné čluny, používané pro přepravu a zpracování křemíkových plátků, usnadňují dávkovou výrobu v difúzních procesech.
2. Nízkoteplotní zařízení:
· Křemenné prsteny:Křemenné kroužky, které jsou integrální součástí procesu leptání, zabraňují kontaminaci a zajišťují přesnou výrobu během litografie a vzorování.
· Křemenné čisticí koše a nádrže:Tyto komponenty jsou klíčové pro čištění křemíkových plátků. Musí odolávat kyselinám a zásadám a zároveň minimalizovat kontaktní plochu, aby se zvýšila účinnost čištění.
Závěr
Zatímco křemenné součástky se mohou v procesu výroby polovodičů jevit jako menší spotřební materiál, hrají zásadní roli při zajišťování kvality a spolehlivosti polovodičových součástek. Podle společnosti Techcet tvoří vysoce čisté materiály z křemenného skla asi 90 % roční celosvětové produkce v odvětví elektronických informací.
Ve společnosti Semicera jsme odhodláni rozvíjet polovodičový průmysl poskytováním vysoce výkonných křemenných materiálů. Stejně jako jsou hřebíky nezbytné pro strukturální integritu, tak je křemen nezbytný pro výrobu polovodičů.
2. Nízkoteplotní zařízení:
·Křemenné prsteny: Nedílnou součástí procesu leptání, křemenné kroužky zabraňují kontaminaci a zajišťují přesnou výrobu během litografie a vzorování.
·Křemenné čisticí koše a nádrže: Tyto komponenty jsou klíčové pro čištění křemíkových plátků. Musí odolávat kyselinám a zásadám a zároveň minimalizovat kontaktní plochu, aby se zvýšila účinnost čištění.
Závěr
Zatímco křemenné součástky se mohou v procesu výroby polovodičů jevit jako menší spotřební materiál, hrají zásadní roli při zajišťování kvality a spolehlivosti polovodičových součástek. Podle společnosti Techcet tvoří vysoce čisté materiály z křemenného skla asi 90 % roční celosvětové produkce v odvětví elektronických informací.
Ve společnosti Semicera jsme odhodláni rozvíjet polovodičový průmysl poskytováním vysoce výkonných křemenných materiálů. Stejně jako jsou hřebíky nezbytné pro strukturální integritu, tak je křemen nezbytný pro výrobu polovodičů.
