Bateau en verre de quartz de silice fondue transparent sur mesure pour énergie solaire

Introduction au bateau en quartz

Un bateau en quartz, appelé plus précisément dans l'industrie des semi-conducteurs bateau à plaquettes ou bateau de traitement, est un composant de haute précision fabriqué en quartz fondu de très haute pureté. Il est conçu pour maintenir et transporter des tranches de silicium lors de divers procédés de fabrication à haute température.

Sa fonction principale est de servir de support ou de rack, garantissant que plusieurs tranches sont maintenues fermement en position verticale et espacées avec précision pendant leur traitement à l'intérieur de fours et de chambres de réaction.

Caractéristiques clés

1). Résistance exceptionnelle aux hautes températures :
Le quartz fondu peut supporter des températures dépassant 1100 °C sans ramollir ni se déformer, ce qui est essentiel pour des procédés tels que la diffusion et l'oxydation.

2). Pureté extrêmement élevée :
Il est fabriqué à partir de quartz synthétique de haute pureté, pratiquement exempt d'impuretés métalliques. Cela empêche la contamination des wafers de silicium sensibles, ce qui est essentiel pour obtenir un rendement élevé et de bonnes performances.

3). Stabilité thermique supérieure :
Le quartz possède un coefficient de dilatation thermique très faible, ce qui signifie qu'il peut supporter des cycles rapides de chauffage et de refroidissement (choc thermique) sans se fissurer.

4). Excellente inertie chimique :
Il présente une grande résistance à la corrosion causée par la plupart des acides, des halogènes et autres gaz agressifs utilisés dans la fabrication des semi-conducteurs.

5). Conception de précision :
Le porte-wafer comporte des rainures ou fentes soigneusement conçues qui maintiennent les wafers en toute sécurité sans provoquer de contraintes ni générer de particules, tout en assurant une exposition uniforme aux gaz et à la chaleur du procédé.

6) Haute résistance mécanique et stabilité
Il conserve son intégrité structurelle et sa stabilité dimensionnelle sous charge élevée à haute température, évitant ainsi la déformation des wafers.
Le bateau en quartz est essentiel pour la fabrication des semi-conducteurs en raison de sa résistance exceptionnelle aux hautes températures et de sa pureté extrêmement élevée, qui empêchent toute contamination. Sa supérieure résistance aux chocs thermiques et son excellente inertie chimique lui permettent de fonctionner de manière fiable dans des environnements de procédé sévères. De plus, sa conception de précision garantit un traitement uniforme des wafers sans dommage.

Avantages du bateau en quartz

1) Résistance élevée aux températures :
La température de ramollissement du verre de quartz est d'environ 1730 °C, ce qui permet une utilisation prolongée à 1200 °C. La température d'utilisation à court terme peut atteindre 1450 °C.

2) Bonne stabilité thermique : Le coefficient de dilatation thermique du verre de quartz est faible, il peut supporter des variations de température brutales ; le verre de quartz chauffé à environ 1200 °C ne se brisera pas s'il est plongé dans de l'eau à température ambiante.

3) Résistance à la corrosion : À l'exception de l'acide fluorhydrique, le verre de quartz ne réagit presque pas chimiquement avec les autres acides, et sa résistance aux acides est 30 fois supérieure à celle de la céramique et 150 fois supérieure à celle de l'acier inoxydable.

4) Excellente isolation : La valeur de résistance du verre de quartz équivaut à 10 000 fois celle du verre ordinaire, ce qui en fait un très bon matériau d'isolation électrique, offrant de bonnes performances d'isolation à température ambiante.

5) Bonne transmission lumineuse : Présente une bonne transmission lumineuse sur tout le spectre des longueurs d'onde allant de l'ultraviolet à l'infrarouge ; le taux de transmission de la lumière visible est de 93 % ou plus dans la région ultraviolette, et le taux de transmission est de 80 % ou plus.

Applications communes

Porte-plaquettes pour procédés à haute température : La fonction principale est de maintenir et de transporter les plaquettes de silicium dans les fours et les chambres de réaction.
Essentiel pour le dopage et la diffusion : Permet l'introduction d'impuretés dans les plaquettes de silicium afin de créer des transistors et des circuits.
Essentiel pour l'oxydation thermique : utilisé pour faire croître des couches d'oxyde isolant sur les wafers.
Support pour le dépôt de couches minces (CVD) : maintient les wafers pendant les procédés de revêtement.
Fondement dans la production de cellules solaires : utilisé pour fabriquer la jonction p-n dans les cellules photovoltaïques.

En résumé, chaque fois qu'un traitement à haute température et ultra-propre de wafers en silicium ou de substrats similaires est requis, le bateau en quartz est un outil indispensable.
1). Fabrication de semiconducteurs (application principale)
Oxydation thermique : utilisé pour transporter des wafers en silicium dans des fours à haute température afin de faire croître une couche mince et uniforme de dioxyde de silicium (SiO₂) à la surface du wafer.
Diffusion : employé dans les procédés de dopage où les wafers sont exposés à des gaz dopants à haute température pour modifier les propriétés électriques du silicium.
Dépôt chimique en phase vapeur (CVD) : sert de support pour les wafers durant les procédés de dépôt de couches minces de divers matériaux.
Recuit : Utilisé dans les fours pour recuire les plaquettes (chauffer et refroidir lentement) afin de réparer les dommages cristallins ou activer les dopants.

2). Industrie photovoltaïque (PV)
Utilisé dans le processus de diffusion pour créer la jonction p-n, qui constitue le cœur fondamental d'une cellule solaire.
Également utilisé dans d'autres étapes de traitement à haute température pour les plaquettes solaires en silicium.

3). Fabrication de LED et de MEMS
Indispensable pour les étapes de traitement à haute température impliquées dans la fabrication des diodes électroluminescentes (LED) et des systèmes micro-électro-mécaniques (MEMS).
Les tubes à essai en quartz sont des composants de laboratoire et industriels haute performance, indispensables, fabriqués à partir de silice fondue de haute pureté, possédant généralement une teneur en silice de 99,9 % ou plus, certains modèles haut de gamme atteignant une pureté de 99,99 % en SiO₂. Le procédé de fabrication consiste à faire fondre des cristaux de quartz naturel à une température ultra-élevée d'environ 2000 °C, suivie de techniques de transformation de précision telles que l'étirage et le façonnage, afin d'assurer une épaisseur de paroi uniforme et une intégrité structurelle. Ces tubes se distinguent des verres ordinaires et des alternatives en borosilicate par leur combinaison exceptionnelle de propriétés thermiques, chimiques, optiques et mécaniques, ce qui les rend irremplaçables dans de nombreux cas exigeants.

  
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