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              連云港弘康石英制品有限公司

              石英玻璃在芯片制造加工中的使用分析

              點擊:發布日期:2020/4/14

              石英玻璃是由二氧化硅單一組分構成的特種工業技術玻璃,擁有優越的物理、化學性能,綜合性能屬于玻璃材料之最,被稱為“玻璃王”。
                  在半導體領域,石英玻璃憑借其高純度、耐高溫、低熱膨脹性、化學穩定性強等優良性能被廣泛應用。
                  表1:石英玻璃性能優越


                  集成電路產業鏈可以大致分為電路設計、芯片制造、封裝測試三個主要環節,其中半導體產品的加工過程主要包括芯片制造(前道,Front-End)和封裝(后道,Back-End)測試,其中芯片制造生產工藝復雜,工序繁多,生產過程需要使用到多種輔助性石英器件,因而高純度石英材料是半導體IC芯片生產過程中廣泛使用的關鍵性輔助耗材。
                  圖1:半導體芯片制造過程中需要消耗大量石英材料


                  在硅片制造環節,大量使用的石英玻璃產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。石英坩堝是用高純石英砂為原料直接高溫熔融制造,主要由石英坩堝廠直接采購高純石英砂生產(目前單晶用石英坩堝的原料大部分依賴進口)。
                  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節,石英玻璃憑借高純度、耐高溫、低的熱膨脹、耐腐蝕等優良性能而被大量采用:
                  圖2:半導體芯片制造過程及設計石英玻璃器件具體產品


                  擴散、氧化環節的使用較多的器件產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體工業中及其重要、用量*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量、成本和生產效率;
                  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;一般產品規格尺寸各不相同,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。
                  集成電路刻蝕環節必須使用耐腐蝕性的石英玻璃材料及制品。因而刻蝕環節的石英材料使用量也較大;主要產品包括石英環、石英玻璃反應腔和樣品支架等。 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穩定性的石英玻璃材料,主要產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。
                  用于半導體芯片光刻環節中的光掩膜版的主要基板材料也是石英玻璃,根據清溢光電招股書,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、半導體等制造過程中的圖形“底片”轉移用的高精密工具,決定了電子元器件產品精度和質量,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材料。
                  此外光掩膜版也是生產平板顯示器件的關鍵材料,一般小尺寸、高分辨率用石英玻璃;大尺寸、分辨率要求低可用蘇打玻璃,對應外掛觸控(OGS)產品;隨著觸控技術發展,內嵌觸控技術(In Cell、On Cell)正逐步替代外掛觸控技術(OGS),所需掩膜版產品也逐步由蘇打掩膜版向石英掩膜版轉變。
                  圖2:石英玻璃是光掩膜版中的主要基板材料

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