Diversas aplicaciones del cuarzo en la fabricación de semiconductores.

A primera vista,material de cuarzo (SiO2)Se parece mucho al vidrio, pero lo especial es que el vidrio común se compone de muchos componentes (como arena de cuarzo, bórax, ácido bórico, barita, carbonato de bario, piedra caliza, feldespato, carbonato de sodio, etc.), mientras que el cuarzo solo contiene SiO2, y su microestructura es una red simple compuesta de unidades estructurales tetraédricas de dióxido de silicio.

Debido a que la cantidad de impurezas metálicas contenidas encuarzoEs muy pequeño y su pureza es altísima, el cuarzo en sí tiene características y ventajas que otros vidrios no pueden mostrar, y se le conoce como la "corona" de los materiales de vidrio. Por ejemplo, en términos de resistencia al calor, el cuarzo no explotará incluso si se coloca inmediatamente en agua después de quemarse al rojo vivo. Las ventajas más específicas son las siguientes:

1. Resistencia a altas temperaturas. El punto de reblandecimiento del vidrio de cuarzo es de aproximadamente 1730 ℃, y puede usarse durante mucho tiempo a 1150 ℃, y la temperatura máxima puede alcanzar 1450 ℃ por un corto tiempo.

2. Resistencia a la corrosión. A excepción del ácido fluorhídrico, el cuarzo de alta pureza casi no tiene reacción química con otras sustancias ácidas. A altas temperaturas, puede resistir la corrosión del ácido sulfúrico, ácido nítrico, ácido clorhídrico, agua regia, sales neutras, carbono y azufre. Su resistencia a los ácidos es 30 veces mayor que la de la cerámica y 150 veces mayor que la del acero inoxidable. Especialmente su estabilidad química a altas temperaturas no tiene comparación con ningún otro material de ingeniería.

3. Buena estabilidad térmica. El cuarzo de alta pureza tiene un coeficiente de expansión térmica muy pequeño y puede soportar cambios drásticos de temperatura. Cuando el cuarzo de alta pureza se calienta a aproximadamente 1100 °C, no explotará cuando se coloque en agua a temperatura ambiente.

4. Buena transmitancia de luz. El cuarzo de alta pureza tiene buena transmitancia de luz en todo el espectro, desde ultravioleta a infrarrojo, y la transmitancia de luz visible es superior al 93%, especialmente en la región del espectro ultravioleta, la transmitancia máxima puede alcanzar más del 80%.

5. Buen rendimiento de aislamiento eléctrico. El valor de resistencia del cuarzo de alta pureza equivale a 10.000 veces el del vidrio de cuarzo ordinario. Es un excelente material aislante eléctrico y tiene buenas propiedades eléctricas incluso a altas temperaturas.

Gracias a estas excelentes propiedades físicas y químicas, los materiales de cuarzo de alta pureza se utilizan ampliamente en tecnología electrónica moderna, semiconductores, comunicaciones, fuentes de luz eléctrica, energía solar, instrumentos de medición de defensa nacional de alta precisión, instrumentos físicos y químicos de laboratorio, energía nuclear, nanoindustria, etc. En particular, en la industria de semiconductores en rápido desarrollo, la escala de las obleas de silicio ha ido aumentando, por lo que los fabricantes de chips tienen una gran demanda de diversos componentes de cuarzo. Sin embargo, también hay que tener en cuenta que para evitar la contaminación durante el proceso de procesamiento, se debe garantizar la alta pureza del material de cuarzo durante su uso.

En la industria de los semiconductores,cuarzoSe utiliza ampliamente y los productos de cuarzo de alta pureza son consumibles importantes en la producción de obleas. Las piezas de cuarzo, como crisoles, botes de cristal y tubos centrales de hornos de difusión utilizados para producir monocristales de silicio, deben utilizar productos de vidrio de cuarzo de alta pureza. La principal aplicación en el mercado objetivo de las piezas de cuarzo en el campo de los semiconductores es el proceso de difusión y grabado en la fundición de obleas. Se pueden dividir en dos categorías: dispositivos de zona de alta temperatura y dispositivos de zona de baja temperatura. Los principales dispositivos utilizados son los siguientes:

1. Los dispositivos de zona de alta temperatura son principalmente tubos de horno, recipientes de vidrio, etc. utilizados en oxidación por difusión y otros enlaces, que deben estar en contacto directo o indirecto con obleas de silicio en un ambiente de alta temperatura; se compran principalmente materiales de vidrio de cuarzo fundido y se producen mediante procesamiento térmico;

2. Los dispositivos de zona de baja temperatura incluyen principalmente anillos de cuarzo utilizados en el proceso de grabado, así como cestas de flores y tanques de limpieza utilizados en el proceso de limpieza. Se utilizan principalmente en ambientes de baja temperatura. Compran principalmente vidrio de cuarzo refinado con gas y se producen mediante procesamiento en frío.

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