高純石英在半導(dǎo)體領(lǐng)域的應(yīng)用

高純石英具有獨特的物理、化學(xué)特性，特別是內(nèi)在的晶體結(jié)構(gòu)、形狀和晶格變化規(guī)律使其具有耐高溫、耐腐蝕、抗磨、熱膨脹系數(shù)小、高度絕緣、壓電效應(yīng)、諧振效應(yīng)以及獨特的光學(xué)特性，是國家戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)和支柱性產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中不可替代的基礎(chǔ)性材料。

高純石英在半導(dǎo)體、光伏、光纖、電光源等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，其中半導(dǎo)體領(lǐng)域應(yīng)用規(guī)模最大，占比高達50%。

半導(dǎo)體制造最為核心的環(huán)節(jié)就是芯片制造環(huán)節(jié)，這也是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中價值含量最高的領(lǐng)域。芯片制造主要由單晶生長、晶圓加工制造、集成電路晶圓的生產(chǎn)以及后期封裝四個部分組成，其中最為核心、難度最高、對相關(guān)材料要求最嚴(yán)苛的為硅片制造和晶圓制程環(huán)節(jié)。

高純石英材料由于其耐溫、耐酸、低膨脹和極佳的光譜透過性的特殊物理性能，滿足了半導(dǎo)體工業(yè)對載具材料中堿金屬和重金屬含量的苛刻要求。在半導(dǎo)體生產(chǎn)過程中需要消耗大量的石英片、環(huán)、板、法蘭、刻槽舟、擴散爐管、清洗槽等高品質(zhì)石英材料。

在硅片制造環(huán)節(jié)，大量使用的石英玻璃產(chǎn)品主要是用于制作晶圓IC載體（拉制單晶）的石英坩堝；另外還有使用到一部分石英清洗容器。

在晶圓制造加工過程中：氧化、外延、光刻、刻蝕、擴散、CVD和注入離子、磨平等對硅晶圓進行一系列處理的工藝環(huán)節(jié)，石英玻璃憑借高純度、耐高溫、低的熱膨脹、耐腐蝕等優(yōu)良性能而被大量采用。

1）擴散、氧化環(huán)節(jié)使用較多的器件產(chǎn)品主要包括石英玻璃擴散管以及和擴散管配套的石英法蘭、石英玻璃爐管（支托或運載石英舟進入或者退出擴散爐）、石英舟（承載硅片）、支架（承載多個石英舟）。其中石英玻璃擴散管是半導(dǎo)體工業(yè)中極其重要、用量最大的石英玻璃制品。其純度、抗高溫的變形性、幾何尺寸都會直接影響集成電路和器件的質(zhì)量、成本和生產(chǎn)效率。

石英玻璃舟及支架是單晶硅片擴散、氧化、CVD沉積、退火處理不可缺少的石英玻璃承載器具；一般產(chǎn)品規(guī)格尺寸各不相同，形式上主要有臥式舟、立式舟兩種；石英舟、支架由于是和單晶硅片在高溫下直接接觸，因此對使用的石英玻璃的純度、耐溫性能、尺寸精度要求都很高。

2）集成電路刻蝕環(huán)節(jié)必須使用耐腐蝕性的石英玻璃材料及制品。因而刻蝕環(huán)節(jié)的石英材料使用量也較大；主要產(chǎn)品包括石英環(huán)、石英玻璃反應(yīng)腔和樣品支架等。另外在硅片酸洗和超聲波清洗工序也需要使用擁有極高化學(xué)穩(wěn)定性的石英玻璃材料，主要產(chǎn)品包括石英玻璃花籃（硅片酸洗、超聲波清洗）、清洗槽（洗滌液的承載器）等；另外還有用于硅片外延工序的石英鐘罩。

3）用于半導(dǎo)體芯片光刻環(huán)節(jié)中的光掩膜版的主要基板材料也是石英玻璃，根據(jù)清溢光電招股書，基板的采購成本占光掩膜版原材料采購成本的90%；由于光掩膜版是液晶顯示器、半導(dǎo)體等制造過程中的圖形“底片”轉(zhuǎn)移用的高精密工具，決定了電子元器件產(chǎn)品精度和質(zhì)量，對于其所使用的石英玻璃的材料要求極高，一般光掩膜版的石英玻璃基片通常需要采用高純合成石英錠作為基礎(chǔ)材料。

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