1. Produzione di dispositivi a semiconduttore (altamente rilevante)
Processi di diffusione/ricottura ad alta temperatura:
I tubi di quarzo sono comunemente utilizzati nei forni di diffusione ad alta temperatura dei wafer di semiconduttori per il drogaggio (come la diffusione di fosforo o boro) o la ricottura (attivazione dei droganti).
La durata dei portatori è un parametro fondamentale per valutare la qualità dei wafer di silicio. Se le impurità del tubo di quarzo (come gli ioni metallici) contaminano i wafer, possono provocare un aumento della ricombinazione dei portatori e una riduzione della durata.
I test prevedono la misurazione della durata dei portatori minoritari per valutare l'impatto del processo sulle prestazioni elettriche del wafer.
Epitassia:
I tubi di quarzo sono utilizzati nelle camere di reazione CVD (Chemical Vapor Deposition). Se la parete del tubo viene contaminata o subisce una devitrificazione, la qualità dello strato epitassiale può essere compromessa, con conseguente riduzione della durata del vettore.
2. Test sul fotovoltaico (celle solari)
Lavorazione dei wafer di silicio solare:
Nei processi di celle solari ad alta efficienza come PERC e TOPCon, i tubi di quarzo sono utilizzati per la deposizione dello strato di passivazione (come SiNx o Al₂O₃) o per la cottura ad alta temperatura.
La durata del vettore influisce direttamente sull'efficienza di conversione della cella. Se il tubo di quarzo introduce una contaminazione, il tasso di ricombinazione superficiale del wafer aumenta.
Le misure vengono effettuate utilizzando la QSSPC (Quasi-Steady-State Photoconductance) o la μ-PCD (Microwave Photoconductance Decay) per determinare la vita dei portatori minoritari.
3. Ricerca sui materiali (ad esempio, semiconduttori a banda larga)
Processi di dispositivi SiC/GaN:
I processi ad alta temperatura (>1500°C) per i dispositivi in carburo di silicio (SiC) o nitruro di gallio (GaN) richiedono tubi di quarzo ultra-puri. Le impurità possono aumentare la densità di stato dell'interfaccia, con conseguente riduzione della vita dei portatori.
La ricerca si concentra spesso sulle proprietà elettriche degli strati epitassiali o degli strati di ossido.
4. Altri test correlati
Produzione di fotorivelatori o sensori:
La durata della portante influisce sulla velocità di risposta. Se i tubi di quarzo contaminano materiali sensibili (come l'InGaAs), le prestazioni del dispositivo possono peggiorare.
Test di laboratorio:
Alcuni clienti possono semplicemente utilizzare i tubi di quarzo come recipienti di reazione per testare la dinamica del vettore di nuovi materiali (come le perovskiti).
Pertinenza del test
Sensibilità alla vita del vettore:
Questo parametro è fondamentale nei settori dei semiconduttori e del fotovoltaico, mentre i tipici esperimenti industriali o chimici non lo misurano in modo specifico.
Applicazioni ad alta temperatura dei tubi di quarzo:
Gli esperimenti di chimica generale hanno requisiti di purezza relativamente bassi per i tubi di quarzo, mentre i processi di semiconduttori/fotovoltaici sono estremamente sensibili alla contaminazione.