中國粉體網(wǎng)訊  石英玻璃材料及制品作為重要耗材應用于芯片制造多個環(huán)節(jié)。近年來,，半導體產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展和國家政策的大力支持,，為石英材料和制品提供了廣闊的市場空間。

來源：沈陽漢科

半導體行業(yè)用石英制品

石英制品在下游應用廣泛,，產(chǎn)品貫穿集成電路產(chǎn)業(yè)的各個環(huán)節(jié),，以石英砂到芯片的生產(chǎn)過程為例，生產(chǎn)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(chǎn)品,。

半導體石英制品及應用

半導體用石英部件一般可以分為高溫區(qū)器件和低溫區(qū)器件，它們分別應用于擴散,、氧化等高溫工藝和刻蝕,、封裝、光刻,、清洗等低溫工藝,。其中，高溫工藝用石英部件由于需要在千度以上連續(xù)工作數(shù)小時,，所以需要其具有耐高溫,、熱穩(wěn)定性好、不易變形等性能,。而羥基的存在會改變石英制品的主要成分二氧化硅的鍵合結(jié)構(gòu),，從而降低材料的熱穩(wěn)定性，造成石英制品的耐高溫性能大幅降低,。所以,，高溫工藝用石英部件需要經(jīng)過脫羥處理。此外,，高溫工藝用石英部件還需具備耐腐蝕,、透光性好、雜質(zhì)含量低等性能,。而低溫工藝用石英部件由于無須經(jīng)歷高溫過程,，因此對石英材料的羥基含量無要求。

來源：菲利華石創(chuàng)

石英法蘭：石英法蘭應用在單晶硅片擴散,、氧化,、CVD環(huán)節(jié),，與石英玻璃擴散管配套使用，主要起連接作用,。

來源：盾源聚芯

石英坩堝：石英坩堝主要用于生長單晶硅,，是半導體工業(yè)中不可或缺的容器。其中,，石英坩堝的雜質(zhì)會影響坩堝的力學性能,、電阻率分布、單晶的純度,，當鋁含量過高時,，單晶純度將會降低；當鈉,、鉀等含量過高時,，石英坩堝的熔點降低，高溫性能變差,，雜質(zhì)過高還會使得石英坩堝在高溫下生成方石英,，膨脹系數(shù)與體積的改變使得坩堝機械性能急劇下降，影響生產(chǎn)進行,。

光掩膜基板：光掩膜技術(shù)作為半導體技術(shù)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,，玻璃基板為主要的原材料,。其中，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(yōu)良,，具有較高的硬度和較長的使用壽命,，適用于高精度光掩膜基板的制造。光掩膜基板下游領域包括IC制造,、IC封裝,、平面顯示和印制線路板等行業(yè)。

來源：菲利華石創(chuàng)

石英鐘罩：石英鐘罩主要用作多晶硅的還原爐罩,。

來源：凱德石英

石英舟及支架：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,。

來源：沈陽漢科

石英環(huán)：石英環(huán)主要應用于半導體硅片刻蝕工藝,，可以實現(xiàn)對腔體的密閉保護，防止污染,。

來源：菲利華石創(chuàng)

石英玻璃擴散管：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(zhì)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(chǎn)品的質(zhì)量,、成本和生產(chǎn)效率,。

半導體石英制品的加工工藝

高純石英玻璃是半導體芯片制程關(guān)鍵工序的支撐材料，根據(jù)制備方法不同,，可將其分為天然石英玻璃和合成石英玻璃,，天然石英玻璃采用天然結(jié)晶石英經(jīng)高溫熔化制成，包括電熔石英玻璃和氣熔石英玻璃,，是半導體蝕刻,、擴散、氧化等工序所需的承載器件與腔體耗材,。合成石英玻璃則采用SiCl4,、有機硅等含硅化合物為原料通過化學氣相沉積法（CVD）制備，CVD法的原理是將含硅化合物在載料氣體的帶動下送入氫氧焰噴燈,，在高溫作用下發(fā)生化學反應生成SiO2顆粒,，隨后直接沉積在旋轉(zhuǎn)的底座上形成石英玻璃坨，經(jīng)過冷卻最終得到合成石英玻璃錠,，主要應用于TFT-LCD和IC用光掩膜基板以及半導體高端制程中石英玻璃材料配套領域,。

氣熔石英玻璃由于使用氫氧焰燒制，雜質(zhì)含量低,，但羥基含量偏高,，高溫下羥基的存在會使熔融石英耐溫性降低，因此主要用于半導體制程的清洗,、刻蝕,、研磨等低溫工序，產(chǎn)品包括石英玻璃花籃,、石英玻璃清洗槽,、石英環(huán)、石英支架等,。

電熔石英玻璃羥基含量低,、耐高溫性能強，主要用于半導體制程的晶圓熱氧化、離子注入,、擴散,、沉積等高溫工序，產(chǎn)品包括石英擴散管,、石英舟,、多晶硅還原爐罩、單晶硅外延鐘罩等,。

合成石英玻璃純度極高,，具有優(yōu)良的光學性能，可以根據(jù)規(guī)格大小制成不同大小的平板,，經(jīng)金屬涂敷,、腐蝕刻錄后制成光掩膜基板，光掩膜上承載有完整的集成電路設計圖形,，通過光刻工藝可將集成電路設計圖形轉(zhuǎn)移到晶圓上,。

石英玻璃可以通過后續(xù)加工工藝，包括火加工和冷加工,，成為各種形狀的玻璃儀器和器皿,，熱加工可制作成石英杯、石英舟,、石英坩堝等石英制品,。

冷加工：冷加工是利用數(shù)控機械設備或手工對石英材料進行切割、研磨,、銑削,，形成產(chǎn)品的部件，最后進行組裝焊接成為成品,，有的刻蝕類產(chǎn)品可以直接依靠機械設備做成成品。

火加工：石英火加工又分為玻璃車床火加工和手工火加工,，玻璃車床火加工是將石英管的原材料裝卡在車床上,，通過車床轉(zhuǎn)動，以氫氧氣為燃料,，由石英技師進行操作,，對石英管進行二次整型、成型,、拋光等操作,；手工火加工主要依賴技師們的手工操作，也是以氫氧氣為燃料,，對產(chǎn)品進行吹制,、焊接、拋光，火加工工序是石英加工中關(guān)鍵工序,。

半導體用石英制品市場

半導體是數(shù)字經(jīng)濟的基石,，對全球信息科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。全球半導體行業(yè)總體上保持著高速發(fā)展的態(tài)勢,，雖然2023年受到宏觀經(jīng)濟環(huán)境和市場周期性的影響出現(xiàn)了短期調(diào)整,，但半導體行業(yè)在2024年上半年呈現(xiàn)出較好的復蘇勢頭，多家半導體上市公司業(yè)績預漲,，預示著行業(yè)周期拐點的到來,。

高純度石英玻璃材料及制品是半導體芯片制程中的關(guān)鍵耗材，在芯片制造過程的擴散,、刻蝕等環(huán)節(jié)發(fā)揮著重要作用,。未來，隨著半導體集成電路行業(yè)市場不斷擴張,，石英制品需求將不斷上升,。據(jù)測算，每生產(chǎn)1億美元的電子信息產(chǎn)品,，平均就消耗價值50萬美元的高純石英材料,，隨著全球人工智能（AI）、高效能運算（HPC）需求的爆發(fā)增長,，無論是AI芯片在云端與終端的發(fā)展,、半導體芯片在電動車與自動駕駛的滲透，或節(jié)能訴求推動第三類半導體應用趨勢,，全球半導體產(chǎn)業(yè)版圖將借此持續(xù)加值,、擴大。

據(jù)中國粉體網(wǎng)粉體大數(shù)據(jù)研究推出的《中國半導體用石英材料市場研究分析報告（2024~2027）》介紹,，從2017年到2021年全球半導體石英制品的市場規(guī)模保持在140億元-200億元之間,。根據(jù)凱德石英公司公告測算以及WSTS預測，2022-2024年全球半導體石英制品規(guī)模分別為247,、224,、253億元。預計2027年全球半導體石英制品市場將達到395億元,。

參考來源：

左政.石英部件在半導體領域應用及市場概覽

王玉芬.信息產(chǎn)業(yè)對高純石英材料的技術(shù)需求

周全.石英砂提純及石英玻璃加工工藝的研究

陳婭麗等.光掩膜石英玻璃基板的制造工藝概述

馬千里.高純石英玻璃制備過程的研究和工藝優(yōu)化

粉體大數(shù)據(jù)研究.《中國半導體用石英材料市場研究分析報告（2024~2027）》

凱德石英招股說明書,、石英股份半年報、國元證券,、國海證券

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/初末）

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