中國粉體網訊 集成電路是指在微小的硅片或是其它半導體材料上，對數以億計的晶體管、電容、電阻等電子元器件進行集成，然后借助于金屬線路進行有效連接，從而形成完整電路的一種電子元件。集成電路的出現顯著提高了電子設備的運行效率、可靠性和性能，并成為新時代電子技術發展中必不可少的一環。
石英制品在半導體中的應用
隨著集成電路芯片性能不斷提高，功耗不斷降低，特征尺寸不斷縮小，新材料不斷應用，新結構、新技術層出不窮，芯片的加工工藝復雜度成倍增長。在集成電路芯片制造中，坩堝、爐管、舟架、鐘罩等石英制品是難以替代的關鍵部件，廣泛用于半導體晶圓制造的擴散、氧化、光刻、刻蝕、清洗等主要流程。所以，石英部件質量水平對于集成電路生產線穩定生產、保證產品合格率具有重要作用。
石英制品在下游應用廣泛，產品貫穿集成電路產業的各個環節，以石英砂到芯片的生產過程為例，生產過程將使用到石英坩堝、石英鐘罩、石英擴散管、石英舟、石英玻璃基片等不同類型的產品。半導體領域加工環節在芯片設計流程后，可分為三個階段：單晶硅片制造、晶圓制造和封裝測試。石英材料在半導體產業的應用主要在單晶硅片制造和晶圓制造兩個環節。石英舟、石英管、石英儀器是半導體芯片加工過程清洗、氧化、光刻、刻蝕、擴散等環節中所需要的材料。
半導體工業中，用量較大的石英制品是擴散、氧化、退火等高溫工藝中所使用的石英爐管及與之相配套的石英舟等。在高溫工藝中晶圓直接暴露在密閉的石英環境中，故石英的純度、有害雜質釋放、幾何尺寸等將會直接影響集成電路器件的良率和生產效率。此外，隨著硅片尺寸的不斷擴大，半導體石英爐管的尺寸也不斷加大，在長時間高溫工藝下（1100-1200 度）石英材質的穩定性也受到較大的考驗。而石英體內的羥基雜質含量過高，將會直接影響石英制品的高溫表現，使其在高溫下軟化變形，最終影響半導體工藝制程。
半導體集成電路對石英材料的要求
光刻用石英玻璃晶圓
石英玻璃晶圓因具有耐高溫、抗腐蝕、機械性能優異、光傳輸效率高等特點而被廣泛應用于半導體生產制造過程當中。國家標準《GB/T 34177-2017 光刻用石英玻璃晶圓》適用于半導體集成電路、光通訊、微機電系統(MEMS)、光電器件和發光二極管(LED)等光刻工藝中用做襯底的石英玻璃晶圓。
來源：神光光學
標準規定了高純石英玻璃晶圓中Al、Fe、Ca、Mg、Ti、Cu、Co、Mn、Ni、Li、Na、K、B等13 種雜質元素含量的質量分數總和應不大于2.0μg/g。其中Li、Na、K3種雜質元素含量的質量分數之和應不大于1.0μg/g，單一雜質元素含量的質量分數應不大于0.5g/g。
普通石英玻璃晶圓中Al、Fe、Ca、Mg、Ti、Cu、Co、Mn、Ni、Li、Na、K、B等13種雜質元素含量的質量分數總和應不大于25.0μg/g。其中 Li、Na、K3種雜質元素含量質量分數之和應不大于3.0g/g。
光掩膜石英玻璃基板
掩膜技術作為半導體技術中的重要組成部分，其制作材料包含玻璃基板、鍍鉻膜層、光刻膠、光學膜等，其中玻璃基板為主要的原材料。石英玻璃基板的主體為石英玻璃，其光學透過率高，熱膨脹率低，光譜特性優良，適用于高精度光掩膜基板的制造。隨著對光掩膜石英玻璃基板的材料性質和加工精度要求越來越高，其制備的工藝要求也越來越嚴苛。
來源：菲利華石創
國家標準《GB/T 34178-2017 光掩模石英玻璃基板》中規定了石英玻璃基板中 Al、Fe、Ca、Mg、Ti、Cu、Co、Mn、Ni、Li、Na、K、B等13種雜質元素含量的質量分數總和應不大于2.0μg/g。其中Li、Na、K3種雜質元素含量的質量分數之和應不大于1.0μg/g，單一雜質元素含量的質量分數應不大于0.5g/g。
石英玻璃管
石英玻璃管具有熔點高、抗熱震性能優異和易于擴縮加工等優勢，主要用于芯片和半導體加工處理的擴散爐管等，在半導體用石英制品種類中，石英擴散管是非常重要的石英玻璃制品，用于將半導體雜質原子擴散，其純度、抗高溫的變形性、幾何尺寸都會直接影響下游用戶產品的質量、成本和生產效率。
來源：漢科石英
行業標準《JC/T 597-2011半導體用透明石英玻璃管》中規定了半導體用石英玻璃管雜質元素含量要求。
T級石英玻璃管：T級石英玻璃管的鋁、鐵、鈣、鎂、鈦、銅、鈷、錳、鎳、鋰、鈉、鉀、硼十三種雜質元素的總含量應不大于30.00×10-6，其中：鐵含量應不大于1.50×10-6，鈦含量應不大于3.00×10-6，銅含量應不大于0.80×10-6，硼含量應不大于0.20×10-6，鋰、鈉、鉀總含量應不大于5.00×10-6。
D級石英玻璃管：D級石英玻璃管的鋁、鐵、鈣、鎂、鈦、銅、鈷、錳、鎳、鋰、鈉、鉀、硼十三種雜質元素的總含量應不大于25.00×10-6，其中：鐵含量應不大于0.80×10-6，鈦含量應不大于2.00×10-6，銅含量應不大于0.50×10-6，硼含量應不大于0.10×10-6，鋰、鈉、鉀總含量應不大于2.50×10-6。
集成電路用石英舟
石英玻璃舟及支架是單晶硅片擴散、氧化、CVD 沉積、退火處理等工序中不可缺少的石英玻璃承載器具，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。
來源：泓芯圓
行業標準《JC/T 2372-2016 集成電路用石英舟》適用于集成電路制造工藝用8英寸及以下的石英舟制品，包含立式石英舟和臥式石英舟，規定了石英舟雜質元素含量要求。
標準級(S級)和高純級(H級)石英舟的雜質元素含量（最大值）
石英坩堝
石英坩堝是由石英砂制成的容器，具有高純度、耐高溫、使用時間長等特點，目前廣泛應用于半導體領域單晶硅棒的生產工藝中，是半導體硅片生產過程中硅料熔融、晶體生長環節的重要耗材。在單晶硅直拉生長爐中，石英坩堝作為容器用于直接盛放多晶硅料，硅料加熱熔化后經過直拉法生長形成硅棒，經進一步加工形成硅片，硅片用于下游半導體芯等產品的生產加工。
來源：常州裕能
行業標準《JC/T 1048-2018單晶硅生長用石英坩堝》中規定了單晶硅生長用石英坩堝的雜質元素含量要求。
單晶硅生長用石英坩堝雜質元素含量要求
球形硅微粉
全球集成電路（IC）封裝材料的97%采用環氧塑封料（EMC），其塑封過程是用傳遞成型法將EMC擠壓入專用模腔，并將其中的半導體芯片包埋，同時完成交聯固化成型，形成具有一定結構外型的半導體器件。而在EMC組成中，硅微粉是用量最多的填料，硅微粉占環氧模塑料重量比達70%～90%。球形硅微粉作為大規模集成電路封裝材料的關鍵材料，可用于芯片封裝的環氧模塑料和液體封裝料。
來源：聯瑞新材
另外，隨著大規模集成電路技術的發展，覆銅板性能要求也不斷地再進行改進與提高。而球形硅微粉由于其特有的高填充、流動性好、介電性能優異的特點，主要應用在高填充、高可靠的高性能覆銅板中。
《集成電路封裝用低放射性球形氧化硅微粉》征求意見稿中規定了集成電路封裝用低放射性球形氧化硅微粉主要性能指標。
集成電路封裝用低放射性球形氧化硅微粉主要性能指標
（中國粉體網編輯整理/初末）
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