Na míru vyrobená průhledná křemenná skleněná loď z fúzovaného křemene pro solární energii

Úvod k křemenovému člunu

Křemenový člun, známý také konkrétně ve polovodičovém průmyslu jako waferový člun nebo procesní člun, je vysoce přesná součást vyrobená z vysokokapalného taveného křemene. Je navržen tak, aby udržoval a přepravoval křemíkové waferové destičky během různých výrobních procesů při vysokých teplotách.

Jeho hlavní funkcí je sloužit jako nosič nebo držák, který zajistí pevné uchycení více waferů ve svislé poloze s přesně definovanými mezerami během jejich zpracování uvnitř pecí a reakčních komor.

Hlavní charakteristiky

1). Vynikající odolnost proti vysokým teplotám:
Tavený křemen vydrží teploty přesahující 1100 °C bez změkčení nebo deformace, což je nezbytné pro procesy jako difuze a oxidace.

2). Ultra vysoká čistota:
Je vyroben z vysokě čistého syntetického křemene, který je téměř bez kovových nečistot. To zabraňuje kontaminaci citlivých křemíkových waferů, což je klíčové pro dosažení vysoké výtěžnosti a výkonu produktu.

3). Vynikající tepelná stabilita:
Křemen má velmi nízký koeficient teplotní roztažnosti, což znamená, že snese rychlé cykly ohřevu a chlazení (tepelný šok) bez praskání.

4). Vynikající chemická inertnost:
Je vysoce odolný vůči korozi způsobené většinou kyselin, halogenů a dalších agresivních procesních plynů používaných při výrobě polovodičů.

5). Přesné inženýrství:
Loďka má pečlivě navržené drážky nebo sloty, které bezpečně upevňují wafer bez zatěžování nebo tvorby částic a zajišťují rovnoměrné vystavení procesním plynům a teplu.

6) Vysoká mechanická pevnost a stabilita
Udržuje strukturní integritu a rozměrovou stabilitu i při vysokém zatížení za vysokých teplot, čímž zabraňuje deformaci waferů.
Křemenná loď je nezbytná pro výrobu polovodičů díky své vynikající odolnosti proti vysokým teplotám a extrémně vysoké čistotě, která zabraňuje kontaminaci. Její vynikající odolnost proti tepelnému šoku a vynikající chemická inertnost umožňují spolehlivý provoz v náročných procesních prostředích. Navíc díky přesnému inženýrství dochází k rovnoměrnému a bezpečnému zpracování waferů.

Výhody křemenné lodi

1) Vysoká odolnost proti teplotě:
Teplota změkčování křemenného skla je přibližně 1730 °C, dlouhodobě lze použít až do 1200 °C. Krátkodobě snese teplotu až 1450 °C.

2) Dobrá tepelná stabilita: Součinitel tepelné roztažnosti křemenného skla je malý, vydrží prudké změny teploty; křemenné sklo zahřáté na přibližně 1200 °C se po ponoření do vody místní teploty neroztrhne.

3) Odolnost proti korozi: S výjimkou kyseliny fluorovodíkové téměř nevstupuje křemenité sklo chemicky do reakce s jinými kyselinami a jeho odolnost vůči kyselinám je 30krát vyšší než u keramiky a 150krát vyšší než u nerezové oceli.

4) Vynikající izolace: Elektrický odpor křemenitého skla je ekvivalentní 10 000násobku odporu běžného skla, což z něj činí velmi dobrý materiál pro elektrickou izolaci a má dobrou izolační výkonnost při pokojové teplotě.

5) Dobrá průhlednost pro světlo: Ve celém spektru od ultrafialového po infračervené vlnové délky má dobré propustnosti pro světlo, viditelná transmise činí 93 % a více, v ultrafialové oblasti spektra je propustnost 80 % a více.

Společné aplikace

Nosník waferů pro procesy za vysokých teplot: Hlavní funkcí je uchycení a přeprava křemíkových waferů ve pecích a reakčních komorách.
Kritické pro legování a difúzi: Umožňuje zavádění nečistot do křemíkových waferů za účelem vytváření tranzistorů a obvodů.
Nezbytné pro tepelnou oxidaci: Používá se k vytváření izolačních oxidačních vrstev na waferích.
Podpora při depozici tenkých vrstev (CVD): Drží wafer během procesů nátěru.
Základ výroby solárních článků: Používá se při výrobě přechodu p-n ve fotovoltaických článcích.

V podstatě všude, kde je vyžadováno ultračisté zpracování křemíkových waferů nebo podobných substrátů za vysokých teplot, je křemenná ložná miska nepostradatelným nástrojem.
1). Výroba polovodičů (hlavní aplikace)
Tepelná oxidace: Používá se k transportu křemíkových waferů do vysokoteplotních pecí za účelem vytvoření tenké, rovnoměrné vrstvy oxidu křemičitého (SiO₂) na povrchu waferu.
Difuze: Používá se při legovacích procesech, při kterých jsou wafer vystaveny legovacím plynum při vysokých teplotách, aby se změnily elektrické vlastnosti křemíku.
Chemická parní depozice (CVD): Slouží jako držák pro wafer během procesů nanášení tenkých vrstev různých materiálů.
Žíhání: Používá se v pecích k žíhání waferů (zahřívání a pomalé ochlazování) za účelem opravy poškození krystalové mřížky nebo aktivace příměsí.

2). Fotovoltaický (PV) průmysl
Používá se při difuzním procesu k vytvoření přechodu p-n, který je základním středem sluneční buňky.
Využívá se také v dalších krocích zpracování při vysokých teplotách pro křemíkové solární wafery.

3). Výroba LED a MEMS
Nezbytné pro kroky zpracování při vysokých teplotách používané při výrobě světelných diod (LED) a mikroelektromechanických systémů (MEMS).
Křemenné zkumavky jsou nepostradatelné vysokovýkonné laboratorní a průmyslové komponenty vyrobené z vysokě čistého taveného křemičitanu, obvykle s obsahem křemíku 99,9 % nebo vyšším, přičemž u vysoce kvalitních variant dosahuje čistota SiO₂ až 99,99 %. Výrobní proces zahrnuje tavbu přírodních krystalů křemene při extrémně vysoké teplotě kolem 2000 °C, následovanou přesnými technikami zpracování, jako je protažení a tvarování, aby byla zajištěna rovnoměrná tloušťka stěn a strukturální integrita. Tyto trubice se odlišují od běžného skla a borosilikátových alternativ díky své výjimečné kombinaci tepelných, chemických, optických a mechanických vlastností, což je činí nenahraditelnými v mnoha náročných aplikacích.

  
Technické parametry