中國(guó)粉體網(wǎng)訊
集成電路制造過(guò)程
半導(dǎo)體產(chǎn)品由集成電路（IC,，又稱芯片）、分立元件,、光電子產(chǎn)品和傳感器組成,，其中集成電路是主要部分。集成電路工業(yè)是信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)和核心,，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化與信息化建設(shè)的先導(dǎo)與支柱產(chǎn)業(yè),。
（圖源：pixabay）
芯片的制造過(guò)程包括芯片設(shè)計(jì)、晶圓生產(chǎn)和芯片封裝以及測(cè)試等環(huán)節(jié)：
1）芯片設(shè)計(jì)：芯片設(shè)計(jì)是行業(yè)的頂端,，包含電路設(shè)計(jì),、版圖設(shè)計(jì)和光罩制作,。設(shè)計(jì)方面的主要環(huán)節(jié)是電路設(shè)計(jì),，需要考慮多方面因素以及涉及多元知識(shí)結(jié)構(gòu)。版圖設(shè)計(jì)和光罩可以借助計(jì)算機(jī)程序,；
2）晶圓生產(chǎn)：包括了晶圓片生產(chǎn)環(huán)節(jié),、光罩光刻環(huán)節(jié)，晶圓處理和測(cè)試,。其中光罩刻蝕環(huán)節(jié)最復(fù)雜,，刻蝕要求越來(lái)越高。高純度硅晶片的提純和切割同樣依賴于工藝技術(shù),。目前芯片的主要成本在晶圓生產(chǎn)環(huán)節(jié),；
3）芯片封裝：芯片封裝是對(duì)生產(chǎn)完畢的IC晶圓片進(jìn)行切割和接線焊接以及裝測(cè)，處于行業(yè)下游,，整體工藝和技術(shù)不斷發(fā)展,；
4）芯片測(cè)試：是對(duì)成品芯片進(jìn)行檢測(cè)，屬于質(zhì)量控制環(huán)節(jié),。
集成電路制程中的石英制品
半導(dǎo)體集成電路芯片制造過(guò)程中需要消耗大量石英材料（來(lái)源：王玉芬教授）
半導(dǎo)體集成電路工藝制程中,，需要用到大量的石英制品，按照工作環(huán)境溫度的不同,，分為高溫工藝和低溫工藝兩大類,，高溫工藝包括擴(kuò)散、氧化等,，低溫工藝包括刻蝕,、封裝、光刻、清洗等,。
1）高溫工藝中,，石英制品需要在千度以上連續(xù)工作數(shù)個(gè)小時(shí)，所以需要石英制品耐高溫,，同時(shí)熱穩(wěn)定性好,，不易變形；石英制品主要成分是二氧化硅,，由于羥基改變了二氧化硅的鍵合結(jié)構(gòu),，降低了材料的熱穩(wěn)定性，造成石英制品的耐溫性能大幅降低,，所以高溫工藝用石英制品需經(jīng)過(guò)脫羥處理,。此外，高溫工藝對(duì)石英制品性能要求還包括耐腐蝕,、透光性好,、雜質(zhì)含量低等。
2）低溫工藝的工作溫度相對(duì)較低,，對(duì)石英制品不存在耐高溫要求,，對(duì)石英材料的羥基含量無(wú)要求。低溫工藝中,，石英制品的性能要求主要是耐腐蝕,、透光性好、雜質(zhì)含量低,。
集成電路制程中用到的石英制品
各種高純石英制品簡(jiǎn)介
石英坩堝
石英坩堝屬于石英玻璃制品中的細(xì)分產(chǎn)品,，具有潔凈、同質(zhì),、耐高溫等性能,。目前廣泛應(yīng)用于太陽(yáng)能和半導(dǎo)體領(lǐng)域提煉晶體硅的生產(chǎn)工藝中，是晶體硅生產(chǎn)過(guò)程中的消耗品,。半導(dǎo)體硅片的國(guó)產(chǎn)化率的持續(xù)提升將使得石英坩堝產(chǎn)品顯著受益,，同時(shí)帶動(dòng)行業(yè)的高端化發(fā)展。
（來(lái)源：?jiǎn)尉Ч枭L(zhǎng)用石英坩堝行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）
石英坩堝對(duì)于石英砂的品質(zhì)需求
光掩膜基板
石英玻璃是光掩模版中的主要基板材料,，其采購(gòu)成本占光掩膜版原材料成本90%,。光掩膜版是液晶顯示器、半導(dǎo)體等制造過(guò)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(duì)于其所使用的石英玻璃材料要求極高，通常采用高純合成石英玻璃作為基礎(chǔ)材料,。
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(zhì)元素含量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)總和應(yīng)不大于2.0μg/g,。其中Li,、Na、K3種雜質(zhì)元素含量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和應(yīng)不大于1.0μg/g,，單一雜質(zhì)元素含量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)不大于0.5μg/g,。
集成電路用石英舟
單晶硅片擴(kuò)散、氧化,、CVD沉積,、退火處理、硅片酸洗和超聲波清洗的承載器具,，與單晶硅片直接接觸,。對(duì)雜質(zhì)元素含量的要求如下：
（來(lái)源：集成電路用石英舟行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）
半導(dǎo)體用透明石英玻璃管
對(duì)雜質(zhì)元素含量的要求：
T級(jí)石英玻璃管的鋁、鐵,、鈣、鎂,、鈦,、銅、鈷,、錳,、鎳、鋰,、鈉,、鉀、硼十三種雜質(zhì)元素的總含量應(yīng)不大于30.00x10-6,，其中：鐵含量應(yīng)不大于1.50x10-6,，鈦含量應(yīng)不大于3.00x10-6，銅含量應(yīng)不大于0.80x10-6,，硼含量應(yīng)不大于0.20x10-6,，鋰、鈉、鉀總含量應(yīng)不大于5.00x10-6,。
D級(jí)石英玻璃管的鋁,、鐵、鈣,、鎂,、鈦、銅,、鈷,、錳、鎳,、鋰,、鈉、鉀,、硼十三種雜質(zhì)元素的總含量應(yīng)不大于25.00x10-6,，其中：鐵含量應(yīng)不大于0.80x10-6，鈦含量應(yīng)不大于2.00x10-6,，銅含量應(yīng)不大于0.50x10-6,，硼含量應(yīng)不大于0.10x10-6，鋰,、鈉,、鉀總含量應(yīng)不大于2.50x10-6。
光刻用石英玻璃晶圓
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(zhì)元素含量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)總和應(yīng)不大于2.0μg/g,。其中Li,、Na、K3種雜質(zhì)元素含量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和應(yīng)不大于1.0μg/g,，單一雜質(zhì)元素含量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)不大于0.5μg/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(zhì)元素含量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)總和應(yīng)不大于25.0μg/g,。其中Li、Na,、K3種雜質(zhì)元素含量質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和應(yīng)不大于3.0μg/g,。
硅微粉作為環(huán)氧塑封料中占比最多的成分,其在環(huán)氧塑封料中的占比約為60%~90%，所有環(huán)氧塑封料需要提高的性能都需要通過(guò)提升硅微粉的性能來(lái)實(shí)現(xiàn),。硅微粉作為原材料中保護(hù)芯片的重要組分,，其性能的優(yōu)劣對(duì)芯片能否正常高效的工作至關(guān)重要。因此,，對(duì)硅微粉的粒度,、純度以及球形度都會(huì)有更高的要求，硅微粉的粒度分布直接影響EMC的粘度,、飛邊,、流動(dòng)性、在環(huán)氧塑封料中的含量及封裝時(shí)對(duì)器件金絲的沖擊,。品質(zhì)較高的硅微粉可以降低環(huán)氧塑封料的溢料飛邊,，且具有較好的流動(dòng)性，以及較高的電絕緣性,。在硅微粉作為封裝填料的過(guò)程中，其性能的優(yōu)劣直接決定了封裝效果的好壞,，所以需要對(duì)硅微粉進(jìn)行表面改性,。
參考資料：
凱德石英招股說(shuō)明書(shū)
石英玻璃相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
趙晉榮等：集成電路核心工藝裝備技術(shù)的現(xiàn)狀與展望
王玉芬：高技術(shù)硅材料對(duì)石英資源的技術(shù)需求
中國(guó)粉體網(wǎng)：石英坩堝產(chǎn)業(yè)鏈全景圖
中國(guó)粉體網(wǎng)：半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的“支柱”：石英制品產(chǎn)業(yè)鏈全景圖
高佳齊：環(huán)氧塑封料用硅微粉的超細(xì)粉碎及改性研究
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/平安）
注：圖片非商業(yè)用途，存在侵權(quán)告知?jiǎng)h除,！
