Tecnologia di base per la preparazione di micropolveri di silicio ultrafine di elevata purezza per semiconduttori e circuiti integrati: il materiale fondamentale per l'era dei chip

Abstract: Con l'evoluzione dei circuiti integrati a semiconduttore (IC) verso processi su scala nanometrica, la richiesta di polveri di silicio ultrafine di elevata purezza, un materiale incapsulante fondamentale, ha raggiunto un livello estremo. Il presente documento illustra le principali sfide e soluzioni tecniche per la preparazione di micropolveri di silicio ultrafine angolari e sferiche di elevata purezza (SiO₂ ≥ 99,99%, Fe₂O₃ ≤ 0,0005%, dimensione delle particelle D50 0,5-5μm) per incapsulanti IC, ed ElevateSilica fornisce all'industria una tecnologia e un'attrezzatura di base per la preparazione del materiale all'avanguardia, stabile e affidabile, basata sulle sue innovative tecnologie di purificazione, polverizzazione ultrafine e sfericizzazione. ElevateSilica fornisce all'industria tecnologie e attrezzature stabili e affidabili all'avanguardia per la preparazione dei materiali.

I. Introduzione: il "guardiano invisibile" dell'imballaggio dei chip

Sotto la spinta della Legge di Moore, i chip dei semiconduttori sono sempre più integrati e la larghezza delle linee si riduce costantemente. Per proteggere il chip dai danni dell'ambiente esterno, il materiale di tenuta in plastica epossidica presenta requisiti senza precedenti. Come materiale di riempimento del nucleo dell'incapsulante, la polvere di silicio ultrafine di elevata purezza svolge un ruolo chiave come "guardiano invisibile". La sua purezza, la dimensione delle particelle e la morfologia determinano direttamente il composto di stampaggio:

• Conduttività termica: influisce sull'efficienza termica e sulla stabilità del chip.

• Coefficiente di espansione termica: deve essere adattato al chip di silicio e al telaio in piombo per evitare le crepe causate dallo stress termico.

• Proprietà dielettriche: influisce sull'integrità e sulla velocità di trasmissione del segnale.

• Densità e affidabilità del pacchetto: le dimensioni più fini delle particelle consentono tassi di riempimento più elevati per soddisfare i requisiti di pacchetti sottili e ad alta densità.

Il massimo delle polveri di silicio per applicazioni all'avanguardia:

• Composizione chimica: SiO₂ ≥ 99,99%, Fe₂O₃ ≤ 0,0005%, controllando rigorosamente K, Na, Ca, Cu e altre impurità metalliche in tracce.

• Distribuzione granulometrica: è richiesta una distribuzione rigorosa al di sotto del micron, la dimensione delle particelle D50 è solitamente compresa tra 0,5-5μm e non devono esserci particelle sovradimensionate.

• Morfologia delle particelle: si dividono in micropolvere di silice angolare e micropolvere di silice sferica con prestazioni migliori.

In secondo luogo, le sfide tecniche fondamentali nella preparazione della micropolvere di silice ultrafine di elevata purezza

La conversione delle materie prime naturali di quarzo in micropolvere di silice per soddisfare gli standard più severi richiede di superare una serie di sfide tecniche di livello mondiale:

1. Sfida di purezza estrema: per controllare il contenuto di ferro di cinque parti per milione (0,0005%) al di sotto, e per rimuovere tutte le tracce di impurità che possono influire sulle prestazioni del semiconduttore, è necessario disporre di capacità di purificazione quasi assolute.

2. Sfide della frantumazione ultrafine e del controllo dimensionale: come frantumare il quarzo di elevata durezza fino al livello sub-micronico evitando la contaminazione del processo, controllando il consumo energetico e ottenendo una distribuzione dimensionale delle particelle stretta e stabile.

3. Ostacoli alla sfericizzazione: la conversione di particelle angolari irregolari in sfere perfette richiede temperature estremamente elevate (superiori a 2000°C) e un controllo cinetico preciso per garantire un'elevata sfericità, l'assenza di sfere cave e una superficie liscia.

4. Coerenza e stabilità: l'industria dei semiconduttori richiede un elevato grado di coerenza nelle prestazioni dei prodotti in lotti, e ogni piccola fluttuazione può comportare una minore resa per i clienti a valle.

L'innovativo sistema tecnologico di base di ElevateSilica

In risposta a queste sfide, ElevateSilica ha sviluppato una serie di catene tecnologiche complete che coprono "purificazione delle materie prime → polverizzazione ultrafine → classificazione di precisione → modifica sferica ".

1. Tecnologia di purificazione chimica profonda: la pietra miliare della purezza

• Tecnologia di decapaggio e complessazione a più stadi: utilizzando uno speciale sistema di acidi misti ad alta purezza, sotto l'assistenza di alta temperatura e pressione o di ultrasuoni, le materie prime vengono lisciviate in profondità, eliminando efficacemente le inclusioni di impurità e gli ioni metallici superficiali. In particolare per il ferro, l'agente complessante viene utilizzato per una rimozione mirata per raggiungere l'indice limite di Fe₂O₃ ≤ 0,0005%.

• Lavaggio e filtrazione dell'acqua ad alta purezza: utilizzare acqua ultrapura con una resistività di 18 MΩ-cm o superiore per effettuare un lavaggio in controcorrente a più stadi e combinare la tecnologia di filtrazione di precisione per rimuovere completamente gli ioni radicali acidi e i prodotti di reazione.

2. Tecnologia di frantumazione ultrafine e classificazione di precisione: l'arte della dimensione delle particelle.

• Tecnologia di macinazione non inquinante: l'adozione di un mulino ad agitazione o di un mulino a flusso d'aria rivestito di zirconia e poliuretano di elevata purezza garantisce l'assenza di inquinamento da metalli nel processo di polverizzazione ultrafine.

• Sistema di classificazione di precisione a più stadi: integrazione della tecnologia di classificazione a turbina ad alta efficienza e della tecnologia di classificazione a flusso d'aria, taglio preciso della distribuzione delle dimensioni delle particelle, rimozione efficace delle particelle grossolane (>5μm) e delle polveri ultrafini (<0,5μm), per garantire che il prodotto D50 sia concentrato nell'intervallo previsto, con una distribuzione stretta e uniforme.

3. Tecnologia di sfericizzazione ad alta temperatura: un salto di qualità (per micropolveri di silice sferiche)

• Tecnologia di sferonizzazione al plasma ad alta efficienza energetica: questo è il vantaggio principale della nostra tecnologia. L'utilizzo di una torcia al plasma ad alta temperatura (la temperatura può raggiungere decine di migliaia di gradi) consente di fondere istantaneamente le particelle angolari di polvere di silicio e di formare naturalmente sfere perfette sotto l'azione della tensione superficiale.

  • Vantaggi: alto tasso di sfericizzazione (≥95%), superficie delle particelle liscia e densa, assenza di sfere cave; il processo di reazione avviene in un ambiente chiuso, senza inquinamento secondario; il consumo energetico è più vantaggioso rispetto al metodo tradizionale a fiamma.

• Controllo preciso della temperatura e ottimizzazione della resa: grazie al controllo preciso della potenza del plasma, della velocità di alimentazione e dell'atmosfera, lo stato di fusione e il processo di raffreddamento delle particelle vengono ottimizzati per garantire un'elevata resa e consistenza.

4. Sistema completo di controllo qualità e ispezione

• Siamo dotati di analizzatore laser delle dimensioni delle particelle, ICP-MS (spettrometro di massa al plasma ad accoppiamento induttivo), microscopio elettronico a scansione e altre apparecchiature di analisi avanzate per monitorare rigorosamente la purezza, le dimensioni delle particelle e la morfologia di ogni lotto di prodotti, per garantire che i prodotti siano pienamente conformi agli standard dell'industria dei semiconduttori.

Il valore fondamentale delle soluzioni ElevateSilica

1. Superare il collo di bottiglia tecnico: forniamo non solo un singolo dispositivo, ma anche una soluzione al limite della purezza, una dimensione delle particelle ultra-fine e una sfera perfetta delle soluzioni tecniche complessive per aiutare i clienti a superare la situazione dei materiali di fascia alta affidati alle importazioni.

2. Capacità di produzione personalizzata: siamo in grado di personalizzare i prodotti con diverse combinazioni di dimensioni delle particelle (ad esempio, design di classificazione "riempimento di particelle grandi + compattazione di particelle piccole") e diversi tassi di sfericizzazione in base alle formulazioni di materiale di tenuta in plastica specifiche del cliente.

3. Eccellente economia e stabilità: il percorso del processo è maturo e affidabile e le attrezzature chiave sono sviluppate in modo indipendente, il che garantisce la continuità della produzione e la consistenza dei prodotti e porta ai clienti vantaggi economici stabili e a lungo termine.

4. Supporto completo al processo, dal laboratorio all'industrializzazione: forniamo un supporto tecnico completo, dalla preparazione dei campioni su scala chilogrammi alla costruzione della linea di produzione da 10.000 tonnellate, che comprende la progettazione del processo, la fornitura delle attrezzature principali, l'integrazione della linea e la formazione per la messa in servizio.

Nel contesto della strategia nazionale di controllo indipendente dell'industria dei semiconduttori, è fondamentale realizzare la localizzazione dei materiali di imballaggio di alta gamma. ElevateSilica si impegna a diventare un motore di innovazione nel campo dei materiali per semiconduttori, fornendo ai produttori di chip in patria e all'estero prestazioni eccellenti e forniture stabili di soluzioni di materiali di base basate sulla tecnologia di base per la preparazione della polvere di silicio ultrafine di elevata purezza, leader a livello mondiale, e collaborando con l'azienda per fornire la tecnologia e le soluzioni più avanzate all'industria dei semiconduttori. Insieme, sosterremo la pietra angolare aritmetica del mondo digitale.

Siete invitati a contattare il nostro team tecnico per ricevere proposte dettagliate e un servizio di test dei campioni sulla tecnologia di base della preparazione della micropolvere di silicio per semiconduttori!