中國粉體網(wǎng)訊 集成電路是指在微小的硅片或是其它半導(dǎo)體材料上,，對數(shù)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(xiàn)顯著提高了電子設(shè)備的運行效率、可靠性和性能,，并成為新時代電子技術(shù)發(fā)展中必不可少的一環(huán),。
石英制品在半導(dǎo)體中的應(yīng)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(yīng)用，新結(jié)構(gòu),、新技術(shù)層出不窮,，芯片的加工工藝復(fù)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(guān)鍵部件,，廣泛用于半導(dǎo)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(zhì)量水平對于集成電路生產(chǎn)線穩(wěn)定生產(chǎn)、保證產(chǎn)品合格率具有重要作用,。
石英制品在下游應(yīng)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(dǎo)體領(lǐng)域加工環(huán)節(jié)在芯片設(shè)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(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用主要在單晶硅片制造和晶圓制造兩個環(huán)節(jié),。石英舟,、石英管,、石英儀器是半導(dǎo)體芯片加工過程清洗、氧化,、光刻,、刻蝕、擴散等環(huán)節(jié)中所需要的材料,。
半導(dǎo)體工業(yè)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(huán)境中，故石英的純度,、有害雜質(zhì)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(chǎn)效率。此外,，隨著硅片尺寸的不斷擴大,，半導(dǎo)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(zhì)的穩(wěn)定性也受到較大的考驗,。而石英體內(nèi)的羥基雜質(zhì)含量過高,，將會直接影響石英制品的高溫表現(xiàn)，使其在高溫下軟化變形,，最終影響半導(dǎo)體工藝制程,。
半導(dǎo)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(yōu)異,、光傳輸效率高等特點而被廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體生產(chǎn)制造過程當(dāng)中。國家標準《GB/T 34177-2017 光刻用石英玻璃晶圓》適用于半導(dǎo)體集成電路,、光通訊,、微機電系統(tǒng)(MEMS)、光電器件和發(fā)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(xué)
標準規(guī)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(zhì)元素含量的質(zhì)量分數(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)量分數(shù)之和應(yīng)不大于1.0μg/g,，單一雜質(zhì)元素含量的質(zhì)量分數(shù)應(yīng)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(zhì)元素含量的質(zhì)量分數(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)量分數(shù)之和應(yīng)不大于3.0g/g,。
光掩膜石英玻璃基板
掩膜技術(shù)作為半導(dǎo)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(xué)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(xué)透過率高，熱膨脹率低,，光譜特性優(yōu)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(zhì)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(chuàng)
國家標準《GB/T 34178-2017 光掩模石英玻璃基板》中規(guī)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(zhì)元素含量的質(zhì)量分數(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)量分數(shù)之和應(yīng)不大于1.0μg/g,，單一雜質(zhì)元素含量的質(zhì)量分數(shù)應(yīng)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(yōu)異和易于擴縮加工等優(yōu)勢,，主要用于芯片和半導(dǎo)體加工處理的擴散爐管等，在半導(dǎo)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(dǎo)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,。
來源：漢科石英
行業(yè)標準《JC/T 597-2011半導(dǎo)體用透明石英玻璃管》中規(guī)定了半導(dǎo)體用石英玻璃管雜質(zhì)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(zhì)元素的總含量應(yīng)不大于30.00×10-6，其中：鐵含量應(yīng)不大于1.50×10-6，鈦含量應(yīng)不大于3.00×10-6,，銅含量應(yīng)不大于0.80×10-6,，硼含量應(yīng)不大于0.20×10-6，鋰,、鈉,、鉀總含量應(yīng)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(zhì)元素的總含量應(yīng)不大于25.00×10-6,，其中：鐵含量應(yīng)不大于0.80×10-6，鈦含量應(yīng)不大于2.00×10-6,，銅含量應(yīng)不大于0.50×10-6,，硼含量應(yīng)不大于0.10×10-6，鋰,、鈉,、鉀總含量應(yīng)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(yè)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(guī)定了石英舟雜質(zhì)元素含量要求。
標準級(S級)和高純級(H級)石英舟的雜質(zhì)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(yīng)用于半導(dǎo)體領(lǐng)域單晶硅棒的生產(chǎn)工藝中,，是半導(dǎo)體硅片生產(chǎn)過程中硅料熔融,、晶體生長環(huán)節(jié)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(jīng)過直拉法生長形成硅棒，經(jīng)進一步加工形成硅片,，硅片用于下游半導(dǎo)體芯等產(chǎn)品的生產(chǎn)加工,。
來源：常州裕能
行業(yè)標準《JC/T 1048-2018單晶硅生長用石英坩堝》中規(guī)定了單晶硅生長用石英坩堝的雜質(zhì)元素含量要求。
單晶硅生長用石英坩堝雜質(zhì)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(huán)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(dǎo)體芯片包埋，同時完成交聯(lián)固化成型,，形成具有一定結(jié)構(gòu)外型的半導(dǎo)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(huán)氧模塑料重量比達70%～90%,。球形硅微粉作為大規(guī)模集成電路封裝材料的關(guān)鍵材料，可用于芯片封裝的環(huán)氧模塑料和液體封裝料,。
來源：聯(lián)瑞新材
另外,，隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)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(yōu)異的特點,，主要應(yīng)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(guī)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(wǎng)編輯整理/初末）
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