半导体级石英管是以高纯二氧化硅(SiO2)为基材制备的管状石英玻璃构件,产品对金属杂质、羟基含量管控要求严苛。该产品可充当反应腔、工艺炉管、气体输送管道以及承载工装,应用于集成电路制造中的各类高温、高洁净度工艺场景。
依据原料体系与熔制工艺路线划分,半导体级石英管主要分为天然石英玻璃管与合成石英玻璃管两大路线,前者制备工艺包含电熔法、连续熔制法,后者以化学气相沉积、火焰水解工艺为代表。电熔石英管采用高纯天然石英砂作为原料,成本优势突出;通过材料品级优化改性后,能够满足高端半导体场景对均匀性、低羟基以及热稳定性的指标要求。合成石英管选用含硅化学气体作为硅源,在纯度控制、气泡抑制方面具备更高性能上限。
石英玻璃耐高温、热膨胀系数低且化学惰性优异,可在高温工艺环境下直接接触硅片,规避非可控杂质污染。天然原料熔融制备的电熔石英管,杂质水平一般处于ppm级别;采用气相硅源制备的合成石英管,杂质可降低至ppb量级,部分高端合成牌号纯度可达十亿分之一级别,气泡缺陷近乎消除。
半导体级石英管贯穿集成电路前道制造多项高温、真空工艺工序。在扩散与氧化工序中,该产品作为立式或卧式炉管,构成晶圆批式热处理的高温反应腔;硅片放置于石英舟内送入管体,完成掺杂扩散或热氧化处理。在刻蚀、CVD及外延工艺中,该产品承担工艺气体输送通道与反应腔结构件的作用,管壁纯度会直接影响腔体内的洁净水平。
新思界
行业分析人士表示,我国半导体级石英管市场布局企业不断增多。石英股份主要从事高纯石英材料的研发、生产与销售,利用天然石英、合成石英生产高纯石英砂、高纯石英管、石英坩埚等产品,应用于半导体、光伏、光纤等领域。富乐德石英专注于石英环、石英管、石英舟等产品的研发与生产,配套应用于光刻机、刻蚀机、清洗设备等半导体关键装备。凯美石英建设的半导体及集成电路用大口径高品质石英玻璃管和高纯石英砂项目,一期建设石英管生产线,二期建设石英砂生产线并扩大石英管产能,其中一期项目已经投产。
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