Kako se izdelujejo polprevodniške kvarčne cevi?

Polprevodnikcevi iz kvarčne pečiso bistvene komponente, ki se pogosto uporabljajo v glavnih postopkih izdelave polprevodnikov, kot so difuzija, oksidacija in žarjenje. Stabilno mora ohranjati fizikalne in kemijske lastnosti, tudi če mora biti dolgotrajno izpostavljen visoki temperaturi, močnemu tlaku in močni koroziji delovnega okolja. V procesu izdelave polprevodnikov kakovost kvarčne cevi za peč neposredno vpliva na zmogljivost in izkoristek polprevodniških naprav. Iz tega razloga je postopek izdelave cevi iz kremenčevih peči ključnega pomena.

Glavni proizvodni procesi cevi iz kvarčne peči

1. Izbira surovin

Kvarčne cevi za peč so narejene predvsem iz silicijevega dioksida visoke čistosti, ki je na voljo v naravni in sintetični obliki. Surovine visoke čistosti so bistvenega pomena za zagotavljanje odličnih optičnih, toplotnih in kemičnih lastnosti cevi iz kvarčne peči. Zlasti na področjih visoke natančnosti, kot so polprevodniki, so zahteve glede vsebnosti nečistoč, zlasti nečistoč kovinskih ionov (kot so železo, aluminij, natrij itd.), v surovinah izjemno stroge in jih je treba nadzorovati na ravni ppm.

2. Taljenje in oblikovanje

Izbranokremenprašek ali grudice stopimo v visokotemperaturni peči pri nad 2000 °C, da nastane enotna kremenčeva tekočina. Natančen nadzor temperature in specifično atmosfersko okolje (kot je vakuum ali inertni plin) sta med tem postopkom ključnega pomena za učinkovito preprečevanje oksidacije in okvar, ki jih povzroči kontaminacija. Taljena kremenčeva tekočina se nato neprekinjeno oblikuje v cevi z uporabo specializirane opreme za risanje ali kalupov, kot so stroji za risanje cevi.

3. Rezanje in končna obdelava končne površine

Oblikovane kremenčeve cevi se običajno razrežejo na zahtevano dolžino z opremo za rezanje, kot so diamantni rezalniki ali laserski rezalniki. Odrezani konci cevi so običajno grobi, zato je potrebno fino brušenje, da se zagotovi gladkost in ravnost površine. Postopki mehanskega ali kemičnega poliranja se običajno uporabljajo za odstranjevanje robov in mikrorazpok, ki jih povzroči rezanje, kar lahko omogoči, da konci cevi izpolnjujejo visoko natančne standarde ravnosti in izpolnjujejo zahteve za vakuumsko tesnjenje polprevodniških procesov.

4. Varilni sklop

Odrezane kvarčne cevi je treba pri visoki temperaturi zvariti s cevmi jedra peči, prirobnicami in izpušnimi cevmi za sestavljanje, da se ujemajo z risbami po meri stranke. Po varjenju je treba bel oksidni sloj kremenčeve cevi odstraniti s poliranjem pri visoki temperaturi. Ta plast nastane med postopkom hlajenja, potem ko se kremenčeva cev zlije pri visokih temperaturah. Čeprav je sam po sebi neškodljiv, vpliva na prepustnost svetlobe, ravnost in gladkost kremenčevega izdelka. Visokotemperaturno poliranje lahko učinkovito odstrani oksidno plast, kar povzroči prozorne in čiste cevi.

5. Žarjenje

Notranja napetost nastane v kremenčevih ceveh po postopkih oblikovanja, rezanja, varjenja in poliranja, kar lahko vpliva na njihovo mehansko trdnost in toplotno stabilnost. Zato morajo biti vsi visokotemperaturno izdelani kremenčevi deli toplotno obdelani in žarjeni, da se odpravi taka notranja napetost.

6. Kontrola kakovosti

V celotnem proizvodnem procesu kremenčevih cevi za peč je potrebno strogo večstransko testiranje, da se zagotovi, da končni izdelek izpolnjuje standarde. Inšpekcijski pregledi vključujejo notranjo napetost (preverjeno s polarizirano svetlobo za očitne linije napetosti), dimenzijsko natančnost (kot je nadzor tolerance za zunanji premer, debelino stene in dolžino), kakovost površine (hrapavost, prisotnost napak itd.), mehanske lastnosti (trdnost, trdota itd.) in čistost (prosta notranja stena nečistoč in mehurčkov).