Hochreine Quarzglaswafer für Halbleiter-, Photonik- und optische Anwendungen 2″4″6″8″12″
Detailliertes Diagramm
Überblick über Quarzglas
Quarzscheiben bilden das Rückgrat unzähliger moderner Geräte, die unsere heutige digitale Welt prägen. Von der Navigation in Smartphones bis hin zur Infrastruktur von 5G-Basisstationen – Quarz liefert zuverlässig die Stabilität, Reinheit und Präzision, die in der Hochleistungselektronik und Photonik benötigt werden. Ob für flexible Schaltkreise, MEMS-Sensoren oder Quantencomputer: Die einzigartigen Eigenschaften von Quarz machen ihn branchenübergreifend unverzichtbar.
Quarzglas, auch als „Fused Quartz“ bekannt, ist die amorphe Phase von Quarz (SiO₂). Im Gegensatz zu Borosilikatglas enthält Quarzglas keine Zusätze und liegt daher in reiner Form, als SiO₂, vor. Quarzglas weist im Vergleich zu normalem Glas eine höhere Transmission im Infrarot- und Ultraviolettbereich auf. Es wird durch Schmelzen und Wiederverfestigen von hochreinem SiO₂ hergestellt. Synthetisches Quarzglas hingegen wird aus siliziumreichen chemischen Vorläufern wie SiCl₄ gewonnen, die vergast und anschließend in einer H₂ + O₂-Atmosphäre oxidiert werden. Der dabei entstehende SiO₂-Staub wird auf einem Substrat zu Quarzglas aufgeschmolzen. Die Quarzglasblöcke werden in Scheiben geschnitten, die anschließend poliert werden.
Hauptmerkmale und Vorteile von Quarzglas-Wafern
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Ultrahohe Reinheit (≥99,99% SiO2)
Ideal für ultrareine Halbleiter- und Photonikprozesse, bei denen Materialverunreinigungen minimiert werden müssen. -
Breiter thermischer Betriebsbereich
Gewährleistet die strukturelle Integrität von kryogenen Temperaturen bis über 1100°C ohne Verformung oder Zersetzung. -
Hervorragende UV- und IR-Durchlässigkeit
Bietet hervorragende optische Klarheit vom tiefen Ultraviolettbereich (DUV) bis zum nahen Infrarotbereich (NIR) und unterstützt so präzise optische Anwendungen. -
Niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient
Verbessert die Dimensionsstabilität bei Temperaturschwankungen, reduziert Spannungen und erhöht die Prozesszuverlässigkeit. -
Überlegene Chemikalienbeständigkeit
Es ist gegenüber den meisten Säuren, Laugen und Lösungsmitteln inert – wodurch es sich gut für chemisch aggressive Umgebungen eignet. -
Flexibilität der Oberflächenbeschaffenheit
Erhältlich mit ultra-glatten, einseitig oder beidseitig polierten Oberflächen, kompatibel mit den Anforderungen der Photonik und MEMS.
Herstellungsprozess von Quarzglasscheiben
Quarzglasscheiben werden in einer Reihe kontrollierter und präziser Schritte hergestellt:
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Rohstoffauswahl
Auswahl von hochreinen natürlichen Quarz- oder synthetischen SiO₂-Quellen. -
Schmelzen und Fusion
Quarz wird bei etwa 2000 °C in Elektroöfen unter kontrollierter Atmosphäre geschmolzen, um Einschlüsse und Blasen zu entfernen. -
Blockbildung
Das geschmolzene Siliciumdioxid wird zu festen Blöcken oder Barren abgekühlt. -
Waffelschneiden
Präzisionsdiamant- oder Drahtsägen werden verwendet, um die Barren in Waferrohlinge zu schneiden. -
Läppen & Polieren
Beide Oberflächen werden plan geschliffen und poliert, um exakte optische, Dicken- und Rauheitsvorgaben zu erfüllen. -
Reinigung und Inspektion
Die Wafer werden in Reinräumen der ISO-Klasse 100/1000 gereinigt und einer strengen Prüfung auf Mängel und Maßhaltigkeit unterzogen.
Eigenschaften von Quarzglasscheiben
| Spezifikation | Einheit | 4" | 6" | 8" | 10" | 12" |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Durchmesser / Größe (oder Quadrat) | mm | 100 | 150 | 200 | 250 | 300 |
| Toleranz (±) | mm | 0,2 | 0,2 | 0,2 | 0,2 | 0,2 |
| Dicke | mm | 0,10 oder mehr | 0,30 oder mehr | 0,40 oder mehr | 0,50 oder mehr | 0,50 oder mehr |
| Primäre Referenzfläche | mm | 32,5 | 57,5 | Halbkerbe | Halbkerbe | Halbkerbe |
| LTV (5 mm × 5 mm) | μm | < 0,5 | < 0,5 | < 0,5 | < 0,5 | < 0,5 |
| TTV | μm | < 2 | < 3 | < 3 | < 5 | < 5 |
| Bogen | μm | ±20 | ±30 | ±40 | ±40 | ±40 |
| Kette | μm | ≤ 30 | ≤ 40 | ≤ 50 | ≤ 50 | ≤ 50 |
| PLTV (5 mm × 5 mm) < 0,4 μm | % | ≥95% | ≥95% | ≥95% | ≥95% | ≥95% |
| Kantenverrundung | mm | Entspricht dem SEMI M1.2-Standard / siehe IEC62276 | ||||
| Oberflächenart | Einseitig poliert / Beidseitig poliert | |||||
| Polierte Seite Ra | nm | ≤1 | ≤1 | ≤1 | ≤1 | ≤1 |
| Kriterien für die Rückseite | μm | allgemein 0,2–0,7 oder kundenspezifisch | ||||
Quarz im Vergleich zu anderen transparenten Materialien
| Eigentum | Quarzglas | Borosilikatglas | Saphir | Standardglas |
|---|---|---|---|---|
| Maximale Betriebstemperatur | ~1100°C | ~500°C | ~2000°C | ~200°C |
| UV-Transmission | Ausgezeichnet (JGS1) | Arm | Gut | Sehr schlecht |
| Chemische Beständigkeit | Exzellent | Mäßig | Exzellent | Arm |
| Reinheit | Extrem hoch | Niedrig bis mittel | Hoch | Niedrig |
| Wärmeausdehnung | Sehr niedrig | Mäßig | Niedrig | Hoch |
| Kosten | Mittel bis hoch | Niedrig | Hoch | Sehr niedrig |
Häufig gestellte Fragen zu Quarzglasscheiben
Frage 1: Worin besteht der Unterschied zwischen Quarzglas und Quarzglas?
Obwohl beide amorphe Formen von SiO₂ sind, stammt Quarzglas typischerweise aus natürlichen Quarzvorkommen, während Quarzglas synthetisch hergestellt wird. Funktionell bieten sie ähnliche Eigenschaften, Quarzglas kann jedoch eine etwas höhere Reinheit und Homogenität aufweisen.
Frage 2: Können Quarzglasscheiben in Hochvakuumumgebungen eingesetzt werden?
Ja. Aufgrund ihrer geringen Ausgasungseigenschaften und ihrer hohen Wärmebeständigkeit eignen sich Quarzglasscheiben hervorragend für Vakuumsysteme und Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt.
Frage 3: Sind diese Wafer für Tief-UV-Laseranwendungen geeignet?
Absolut. Quarzglas weist eine hohe Lichtdurchlässigkeit bis hinunter zu ~185 nm auf und ist daher ideal für DUV-Optiken, Lithographiemasken und Excimerlasersysteme.
Frage 4: Unterstützen Sie die kundenspezifische Waferfertigung?
Ja. Wir bieten Ihnen eine umfassende Anpassung an Ihre spezifischen Anwendungsanforderungen, einschließlich Durchmesser, Dicke, Oberflächenqualität, Abflachungen/Kerben und Laserstrukturierung.
Über uns
XKH ist spezialisiert auf die Entwicklung, Produktion und den Vertrieb von Spezialglas und neuen Kristallmaterialien. Unsere Produkte finden Anwendung in der Optoelektronik, der Unterhaltungselektronik und im Militärbereich. Wir bieten optische Saphirkomponenten, Objektivabdeckungen für Mobiltelefone, Keramik, LT, Siliziumkarbid (SiC), Quarz und Halbleiterkristallwafer an. Dank unserer Expertise und modernster Ausrüstung zeichnen wir uns durch die Fertigung von Sonderanfertigungen aus und streben die Position eines führenden Hightech-Unternehmens für optoelektronische Materialien an.
