Кварцовий тигель: незамінний контейнер для фотоелектричних, напівпровідникової та інших галузей промисловості

Кварцовий тигель: незамінний контейнер для фотоелектричних, напівпровідникової та інших галузей промисловості

1. Розуміння кварцового тигля

Кварцові тиглі мають переваги високої чистоти, сильна термостійкість, великий розмір, висока точність, і добре зберігає тепло. Особливо в процесі росту кристалів кремнію, кварцовий тигель став незамінним ключовим компонентом!

Кварцові тиглі можна використовувати при температурі нижче 1450°C і поділяються на два типи: прозорі і непрозорі. Найперші кварцові тиглі були прозорими. Ця прозора структура легко призводила до нерівномірних умов теплопередачі та ускладнювала зростання злитка, тому цей вид тигля було ліквідовано.

Наразі, напівпрозорий кварцовий тигель є незамінним основним матеріалом для витягування монокристалічного кремнію великого діаметру та розробки великомасштабних інтегральних схем. Сьогодні, розвинені країни світової напівпровідникової промисловості замінили маленький прозорий кварцовий тигель на цей тигель. Напівпрозорий кварцовий тигель має переваги високої чистоти, сильна термостійкість, великий розмір і висока точність, добре зберігає тепло, енергозбереження та стабільна якість.

2. Процес виробництва кварцового тигля

Відповідно до різних процесів приготування та використання, кварцові тиглі діляться на дугові кварцові тиглі та кварцові керамічні тиглі. Дуговий кварцовий тигель в основному використовується для монокристалічного кремнію Чохральського, який виготовляється дуговим методом (це, використовується в галузі напівпровідників);

Кварцові керамічні тиглі в основному використовуються для злитків полікристалічного кремнію, за допомогою загальних методів підготовки кераміки, таких як цементування або лиття під тиском.

Монокристалічний кремній великого діаметру (вище 200 мм) в основному виробляється Чохральським (CZ) метод. Щоб виростити кристал кремнію такого великого розміру, потрібно більше часу та ресурсів, дуже важливо підвищити рівень успіху вирощування кристалів кремнію в кожній печі.

Під час вирощування Чохральського кристалів кремнію, вирощування монокристалів без дислокацій може бути невдалим через різні причини, що призводить до великих втрат ресурсів і часу.

Існує багато причин невдачі бездислокаційного росту монокристалів. За поточних умов стабільної та зрілої кремнієвої монокристалічної печі Чохральського та її конструкції теплового поля, чистота кварцового тигля в прямому контакті з розплавом кремнію та виділення крихітних частинок кристобаліту під час росту зазвичай вважаються однією з головних причин невдачі у вирощуванні бездислокаційних кристалів Чохральського великого діаметру..

Іншими словами, якість дугового кварцового тигля є головним фактором, що впливає на якість монокристалічного кремнію Чохральського. тому, постійне вдосконалення вимог до якості монокристалічного кремнію великого діаметру висунуло більш високі вимоги до кварцових виробів і супутніх матеріалів для напівпровідникових матеріалів.

Наприклад, перевірка кварцового піску, очищення кварцового піску, первинна перевірка дугового плавлення, очищення зовнішньої стіни, висота зрізу, зняття фаски, очищення, покриття, сушіння, остаточна перевірка, упаковка, Доставка, і т.д..

Два процеси виробництва кварцових керамічних тиглів приблизно однакові. Однак, через різницю в методах виробництва, вибір допоміжного обладнання для двох процесів все ще відрізняється.

(1) Процес виробництва затирки

Загальний технологічний процес тампонажного способу: цементування – виймання з форми – поворот – затвердіння – первинний огляд – ремонт – сушіння – прожарювання – обрізка – остаточна перевірка – упаковка

Оскільки час вилучення з форми лиття під тиском зазвичай становить 8 години, ефективність формування відносно низька, і вихід не повинен бути занадто великим.

(2) Процес виробництва інжекційно-коагуляційним методом

Загальний технологічний процес інжекційно-коагуляційного методу: цементування – виймання з форми – поворот – первинний огляд – ремонт – сушіння – прожарювання – обрізка – остаточна перевірка – упаковка
Оскільки метод затирання грунтується на водопоглинанні гіпсової форми для висихання, час виймання довгий, а ефективність виробництва низька.

Метод лиття під тиском використовує сталеву форму, але в інгредієнтах продукту є добавки. Зелене тіло можна швидко затвердіти та сформувати в процесі виробництва, покращує міцність і легко швидко знімається з форми. І міцність зеленого тіла після виймання висока, і його не потрібно затверджувати в печі для затвердіння.

З наведеного вище порівняльного аналізу видно, що два виробничі процеси є лише методом ін’єкційної коагуляції та не вимагають печі для затвердіння необробленої маси., і хід процесу в основному той самий.

3. Використання та обслуговування кварцового тигля

Основним хімічним складом кварцового тигля є діоксид кремнію, який не взаємодіє з іншими кислотами, крім фтористоводневої, і легко взаємодіяти з їдкими лугами та карбонатами лужних металів;

Кварцовий тигель має хорошу термічну стабільність і може нагріватися безпосередньо на полум'ї;

Кварцові тиглі легко розбиваються, тому будьте обережні, використовуючи їх;

Кварцовий тигель може використовувати гідросульфат калію (натрію), тіосульфат натрію (висихання при 212 ℃) як потік, і температура плавлення не повинна перевищувати 800 ℃.

4. Аналіз попиту на кварцовий тигель

За терміном служби, ідеальний термін служби кварцового тигля 400 годин+, а найгірший випадок — о 300 години. (Примітка: Термін служби кварцового тигля, що відповідає кремнієвій пластині N-типу, становить 50-100 годин менше, ніж у кремнієвої пластини типу P, це, термін служби кварцового тигля для кремнієвої пластини P-типу становить приблизно 400 години, а термін служби кварцового тигля для кремнієвої пластини N-типу становить 300-350 години).

Кварцовий тигель споживання монокристаллічної печі: Наразі, монокристалічна піч кремнієвої пластини P-типу використовує в середньому 2 кварцових тиглів на місяць (720 години) і 24 кварцових тиглів на рік. Кварцовий тигель споживає кремнієву пластину потужністю 1 ГВт: 1Виробнича потужність кремнієвої пластини GW182 відповідає 100 монокристалічні печі, і постачання кремнієвої пластини 1 ГВт відповідає приблизно 2400 кварцові тиглі.

5. резюме

Кварцові тиглі в основному використовуються в напівпровідниках, фотоелектричні та інші поля. Завдяки високому ступеню точності продукту та швидкому розвитку технологій у фотоелектричній промисловості, вимоги до чистоти і точності кварцових тиглів стають все жорсткішими.