石英在光伏和半導體領域的應用

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石英因其高純度、耐高溫、優異的化學穩定性和優異的絕緣性能,在光伏和半導體領域都具有重要的應用。具體如下:

1. 光伏領域的應用

光伏產業的核心是透過太陽能電池將光能轉換為電能。石英的應用主要圍繞矽片生產:

1. 石英坩堝

這是光電矽片製造中最關鍵的石英零件。在直拉法(Czochralski method)中,石英坩堝用於盛裝熔融的高純矽。石英坩堝的高純度可防止雜質對矽的污染,其耐高溫性(石英熔點約為1710°C)使其能夠承受熔融矽的高溫(約1410°C),從而確保單晶矽錠的純度和品質。

2. 石英錠和石英片

一些光伏電池在薄膜沉積過程中使用從石英錠切割出的石英片作為基板或掩模。石英片的平整度和化學穩定性有助於薄膜的生長。

二、半導體產業的應用

半導體產業對材料純度和性能的要求極高。石英是關鍵的輔助材料,用於晶片製造的多個核心階段:

1. 石英舟(晶圓載體)
石英舟用於在晶圓清洗、擴散、氧化和離子注入等製程承載和固定晶圓(矽晶圓)。石英舟的高純度(雜質含量通常低於 ppm)可防止晶圓受到污染,其耐高溫特性使其適用於高溫製程(例如氧化爐中 800-1200°C 的環境)。

2. 石英管和窗口

◦ 石英管是高溫爐(例如擴散爐和氧化爐)的核心零件。作為反應腔,它們為晶圓提供潔淨的高溫環境。

◦ 石英窗口片在光刻和離子注入等設備中用作真空腔體內的透光窗口。其高透光率(特別是在紫外線波段)滿足光刻光源的透光需求。

3. 石英光罩(光刻輔助設備)
在光刻製程中,高精度石英光罩用於承載電路圖案,並透過紫外光投射將電路圖案轉移到晶圓上。石英對平整度和尺寸穩定性有極高的要求。

4. 其他精密部件
諸如石英噴嘴(用於蝕刻或沉積過程中的氣體分配)和石英支架等部件必須滿足半導體製程嚴格的清潔度和耐腐蝕要求。

主要區別

• 光電產業對石英純度的要求略低於半導體產業(光電產業石英純度通常在 99.9% 以上,而半導體產業則要求 99.99% 以上),因此成本相對較低。

• 由於晶片製造製程的精密性,半導體產業對石英純度、尺寸精度和表面光潔度的要求更高,使其成為高階石英產品的主要應用領域。

簡而言之,石英憑藉其獨特的物理和化學特性,已成為光伏和半導體產業不可或缺的關鍵材料,支撐著矽基元件的高效生產。

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